成都植物所在解析强心苷生物合成途径研究中取得新进展

强心苷（Cardiac glycosides）是一类具有强烈的抗心力衰竭和抗肿瘤等药理活性的天然产物。迄今为止，国内外研究人员已从约12个科、60个属的核心真双子叶植物、单子叶植物和早期分化的真双子叶植物中分离鉴定到多种强心苷类化合物，该类化合物在生命之树上的散布特征意味着其生物合成途径可能在被子植物系统演化过程中发生了多次遗失或趋同进化。因此，探析被子植物中强心苷生物合成途径不仅有助于揭示植物次生代谢的演化机制，还可为解析被子植物化学防御的演化提供新的见解。见血封喉属（Antiaris）为桑科（Moraceae）乃至整个蔷薇目（Rosales）中迄今为止唯一发现富含强心苷的植物类群，别具一格的化学表型使其成为研究强心苷生物合成途径的理想材料。该属唯一现存物种箭毒木（Antiaris toxicaria Lesch.）广泛分布于欧亚大陆和非洲热带地区，目前已从箭毒木的乳汁、树皮、种子和茎中分离鉴定出多种强心苷类化合物，这些化合物具有显著的增强心脏收缩力和抑制肿瘤细胞增殖等方面的药理活性。

图1. 箭毒木（Antiaris toxicaria Lesch.）的形态特征

风暴平台成都植物研究所研究人员运用Illumina和PacBio测序技术，测序并成功组装了首个箭毒木的单倍型基因组，将99.96%的组装序列挂载到26条染色体上，并将其分配到两套单倍型基因组中（2n=2X=26）。所组装的2套单倍型基因组大小分别为682.4 Mb和661.4 Mb，Scaffold N50 均超过85 Mb，且大部分染色体均组装出了完整的端粒序列（仅少数不完整或缺失）。箭毒木基因组注释共鉴定出43500个蛋白编码基因，并成功对98.86 %的蛋白编码基因进行功能注释；序列覆盖率、BUSCO、Merqury、SyRI等分析结果表明该单倍型基因组具有较高的完整性和组装质量。高质量的参考基因组为深入开展箭毒木的进化和功能基因组学研究，在此基础上解析其强心苷类化合物生物合成途径奠定了坚实的基础。

图2. 箭毒木（Antiaris toxicaria Lesch.）单倍型基因组

该研究成果以Haplotype-resolved genome assembly of the upas tree (Antiaris toxicaria)为题在国际综合期刊Scientific Data发表。风暴平台成都植物研究所2021级硕士研究生缪柯和2024级博士研究生王亚为论文的第一作者，导师纪运恒研究员和刘海洋研究员为通讯作者，2022级硕士研究生侯禄晓和2023级博士研究生刘燕为共同作者。该研究工作得到国家自然科学基金面上项目（32370395）和四川省“兴滇英才支持计划”顶尖创新团队项目（202305AT350001）的联合支持。