在中國傳統(tǒng)醫(yī)學中，當歸（Angelica　sinensis，2n＝22）一直被譽為“補血圣藥”，其干燥根部擁有豐富的藥用價值，包括補血活血、調(diào)經(jīng)止痛、潤腸通便等。然而，盡管被廣泛應用，當歸中藥用生物活性化合物的生物合成基礎一直不為人知，這限制了我們對這種珍貴草藥的深入理解和科學利用。

中國科學院西北高原生物研究所作物分子育種重點實驗室聯(lián)合華大基因公司，組裝完成了一個染色體水平的當歸參考基因組序列，大小為2.16　Gb，其中Contig　N50為4.96　Mb，Scaffold　N50為198.27　Mb，組裝完整率達到99.8％。這一高精度基因組的完成，不僅大大提升了我們對當歸遺傳信息的理解，而且標記了41，040個高置信度基因，為后續(xù)研究奠定了堅實的基礎。更為重要的是，研究團隊通過整合基因組、代謝組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，成功揭示了當歸早花后根中藥用生物活性化合物含量變化的分子機制。研究發(fā)現(xiàn)，在當歸早花后根部，苯丙烷代謝途徑中阿魏酸的含量顯著下降，而香豆素和木脂素類化合物的含量則相對上升，相關基因如F5H的表達量急劇上調(diào)。此外當歸早花后根中的苯酞類和其他萜類揮發(fā)物含量減少，涉及單萜合成途徑的IPPI基因和兩個GPPS基因的表達量顯著下調(diào)，萜類化合物合成途徑的五個TPS基因表達量以及與藁苯內(nèi)酯合成相關的兩個ACC基因和兩個PKS基因也普遍下調(diào)。值得注意的是，TPSs、ACCs、PKSs以及與香豆素類化合物合成相關的基因PTs在當歸中均有擴增現(xiàn)象，這些基因的擴增可能與當歸藥用生物活性化合物的合成直接相關。通過這一研究，我們不僅提升了傳統(tǒng)草藥當歸的科學價值，也展示了現(xiàn)代基因組學在傳統(tǒng)中藥現(xiàn)代化進程中的應用潛力，為未來中藥研究和應用開啟了新篇章。

研究結果以Integrating　genomic　and　multiomic　data　for　Angelica　sinensis　provides　insights　into　the　evolution　and　biosynthesis　of　pharmaceutically　bioactive　compounds為題發(fā)表在Communications　Biology（中國科學院一區(qū)　IF　5.9）。華大基因公司李世明、丘璨瑜和西北高原所金鑫為論文共同第一作者，華大基因公司趙山岑、西北高原所劉寶龍和湖南農(nóng)業(yè)大學趙劍為論文共同通訊作者。

論文鏈接：https：／／doi．org／10.1038／s42003－023－05569－5

圖　苯酞類物質(zhì)的合成與調(diào)控　a．正常生長當歸（NG）和早花當歸（EF）　b．丙二酰輔酶A的合成代謝途徑　c．正常當歸和早花當歸根中ACC基因的表達量熱圖　d．　正常當歸和早花當歸根中ACC基因和PKS基因的表達量值（FPKM）e．當歸中PKS基因的進化樹，及其在正常當歸和早花當歸中根的表達量熱圖。