药用植物一直以来被广泛应用于人类医疗保健领域，并为许多疾病的治疗提供了有效的方案。药用植物所含的天然产物具有丰富的生物活性成分，这些成分可以影响细胞代谢、调节免疫反应等。随着高通量测序技术的快速发展，药用植物测序不仅可以帮助科学家们深入了解药用植物的遗传多样性和进化历史，揭示药用植物所含活性成分的合成途径和调控机制，同时对研究药用植物的育种栽培、代谢产物、功能调控和药理属性提供大量生物信息和遗传信息数据。这一研究领域不仅有助于推动现代医药领域的创新发展，还能为药用植物的可持续利用和资源保护提供科学依据。
希望组作为三代测序大数据技术和应用的开拓者，早于2012年将三代测序技术应用于药用植物研究中，为了解药用植物的基因组特征和生物活性成分提供了新的视角。希望组10年+的三代测序经验，能够为进一步深入开展药用植物测序研究的专家学者们提供高质量的测序、组装及生信分析服务，为推动现代医药的发展贡献属于希望组的力量。
01. 阳春砂和海南砂中挥发性萜类差异的遗传基础
Comparing genomes of Fructus Amomi-producing species reveals genetic basis of volatile terpenoid divergence
海南砂(Wurfbainia longiligularis)和阳春砂(Wurfbainia villosa)都富含挥发性萜类化合物，是用于治疗肠胃疾病的砂仁的两种主要植物来源。代谢组学分析表明，与二磷酸硼酯(BPP)相关的萜类化合物在阳春砂的种子中含量较高，而在海南砂的组织中分布较广。为了探索挥发性萜类化合物差异背后的遗传机制，该研究组装了高质量的海南砂染色体水平基因组(2.29 Gb，contig N50 为 80.39 Mb)。对17个萜烯合成酶(WlTPSs)的功能分析发现，WlBPPS与具有二磷酸硼酯合成酶(BPPS)活性的WlTPS 24/26/28一起，促成了BPP相关萜类化合物在海南砂中更广泛的组织分布。此外，转基因烟草(Nicotiana tabacum)的研究表明，GCN4-motif元件正向调节WvBPPS的种子表达，从而促进 BPP 相关萜类化合物在阳春砂种子中的富集。对来自16个科的29种单子叶植物中候选TPS的系统鉴定和分析表明，姜科植物中TPS-a和TPS-b亚家族基因的大量扩张可能驱动了挥发性萜类化合物的多样性和产量的增加。BPPS基因的进化分析和功能鉴定表明，BPP相关的萜类化合物可能仅分布在单子叶植物的姜科植物中。本研究为选育和改良具有药食两用价值的砂仁提供了宝贵的基因组资源，并为姜科植物萜类化合物生物合成的进化提供了参考。希望组为本研究提供了基因组、转录组和Hi-C测序服务。
原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad400
02. 楝科基因组为木材发育和柠檬苦素生物合成提供了见解
Meliaceae genomes provide insights into wood development and limonoids biosynthesis楝科是一个有价值的植物家族，它有优质的木材和许多具有药理和生物活性的柠檬苦素。尽管楝科物种的一些基因组已被报道，但关于其独特的家族特征，即木材品质和天然产物，许多问题尚未得到解答。该研究中提供了[苦]楝树的全基因组序列(237.16 Mb，contig N50为8.07 Mb)，以及印度苦楝树的改良基因组序列(223.66 Mb，contig N50为8.91 Mb)。此外，对基因组脱脂数据、转录组和其他已发表的基因组进行综合分析，以确定产生优质木材和有价值的柠檬苦素的基因和蛋白质。叶绿体基因组、单拷贝基因家族和单核苷酸多态性的系统发育分析表明，楝科应归为2个亚家族：洋春亚科(Cedreloideae) 和楝亚科(Melioideae)。虽然楝科物种没有经历额外的全基因组复制事件，但与印楝A. indica 和苦楝M. azedarach 相比，洋春亚科(Cedreloideae)木本植物香椿( Toona sinensis )的次生壁生物合成基因显著扩张，尤其是下游转录因子和纤维素/半纤维素生物合成相关基因。此外，扩大的特殊氧化鲨烯环化酶目录可以帮助无患子目骨架多样化，调节萜类链延长、环化和修饰的聚集基因将支持它们在柠檬苦素生物合成中的作用。萜类合成酶、O-甲基转移酶和细胞色素P450家族的扩张，主要来自串联重复，负责物种间不同的柠檬苦素类。这些结果有利于进一步研究木材发育和柠檬苦素生物合成。希望组为本研究提供测序、组装和注释服务。原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.13973 03. 盾叶薯蓣的基因组揭示了有重要药用价值的薯蓣皂苷的生物合成、起源和进化
The genome of Dioscorea zingiberensis sheds light on the biosynthesis, origin and evolution of the medicinally important diosgenin saponins从姜叶薯蓣等薯蓣属植物中分离得到的薯蓣皂苷元具有广泛的药理活性。薯蓣皂苷元是薯蓣皂苷素的苷元，是生产甾体类药物的重要原料。然而，植物是如何产生薯蓣皂苷素的，以及薯蓣皂苷素生物合成途径的起源和进化仍然是一个谜。该研究报道了一个高质量的629Mb的盾叶薯蓣基因组(2n = 20)，contig N50为 1.2Mb，杂合率为1.56%，固定在10条染色体上，包含30322个蛋白质编码基因。我们发现，薯蓣皂苷素在叶片(“源”)中合成，然后转化为薯蓣皂苷，最后运输到根状茎(“库”)储存在植物中。通过对薯蓣属植物中薯蓣皂苷素的分布和进化模式的分析，我们发现含薯蓣皂苷素可能是薯蓣的一种祖先特征，并被选择性保留。比较基因组分析结果表明，串联复制和全基因组复制事件为姜叶薯蓣皂苷素生物合成途径提供了关键的进化资源。此外，通过对13种薯蓣属植物的转录组和代谢产物的比较分析，表明途径基因的特定基因表达模式促进了薯蓣属植物薯蓣皂苷元生物合成途径的差异进化。本研究为进一步了解薯蓣皂苷素等植物特化代谢产物的生物合成、进化和利用提供了重要的见解和宝贵的资源。希望组为本研究提供测序及NextDenovo软件组装服务，并参与了基因组组装、注释及后续分析工作。希望组计算中心总监孙宗毅为共同作者。原文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhac165 04. 染色体水平和单倍型分辨的基因组提供了对广藿香四倍体杂交起源的见解
Chromosome-level and haplotype-resolved genome provides insight into the tetraploid hybrid origin of patchouli广藿香为唇形科唇形科植物，是一种重要的芳香植物，在医药、香料等方面有着广泛的应用。该研究报道了广藿香基因组(contig N50 = 7.97 Mb)的一个1.94 Gb的染色体组装。基因注释表明倍半萜生物合成基因的串联重复可能是广藿香生物活性成分生物合成的主要贡献者。研究者进一步将基因组分为两个明显不同的亚基因组(A和B)，并鉴定了它们之间发生的染色体替换事件。进一步的研究表明，A亚基因组中普遍存在的LTR-RTs的爆发导致了两个亚基因组之间的分歧。但未检测到明显的亚基因组优势。最后，研究者追踪了广藿香的进化场景，包括全基因组四倍化、亚基因组分化、杂交和染色体替换，这些都是决定广藿香基因组复杂程度的关键力量。该研究揭示了广藿香的进化历史，为广藿香的基础研究和优异种质的开发提供了前所未有的基因组资源。希望组为本研究提供测序服务。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-31121-w
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