天然药物与功能基因研究组

概览

云南省居四大中药地道药材主产区之首，共有6157种中药材资源品种，其中1226 种为云南省独有的中药材。据统计，51.4%的药用植物都可以在云南找到。由于得天独厚的地理条件，云南的很多药用植物保持了最天然的状态，全国大型中药企业都在云南有GAP种植基地或种植园。云南省是名副其实的“药省”。本实验室科研团队在2014年启动了“云药基因组计划”，先后解析了三七、灯盏花、天麻、辣木、丹参、玛咖等药用植物基因组，发表科研论文50余篇，解析药用植物转录组400多个，占据药用植物基因组转录组领域超过70%的数据量。2018年，实验室联合广西药用植物园、华大基因、澳门大学启动了“药用植物4.0研究规划”，解析药用植物基因组100个，转录组12000个，药用植物药效分析和馏份分析600个，分离化
合物3700多个。形成了全球最庞大和完备的药用植物组学大数据体系。目前，实验室已完成50多个药用植物基因组解析，正在进行30多个药食同源植物的基因组解析，13022 种药用植物的采样、标本制作和转录测序已经完成，相关数据正在分析中，超精细系统发育树也处于构建阶段，以探索代谢产物多样性形成的遗传机理和药用植物中人工驯化的痕迹。

本实验室依托云南高原特色丰富的药用植物资源，基于PacBi和Illumina测序平台开展了穿心莲、砂仁、甘草、三七、珙桐、刺五加、多花柽柳、党参、钟萼草、绞股蓝、老虎须、越南人参、山蚂蝗、管花肉苁蓉、滇丁香、神秘果、牛角瓜、滇龙胆、三角梅、桔梗、马来良姜、草果、云黄连、黑枸杞、金鱼藻和裸藻等26种药用植物的基因组测序工作。在获得高质量测序数据的基础上，完成了20个物种的基因组精细组装、3个物种的基因组初步组装。组装结果表明，所测物种基因组大小范围位于282.99Mb~10.78 Gb，其中以管花肉苁蓉的基因组最大，为10.78Gb；老虎须的基因组最小，为282.99Mb。
基于基因组组装和注释结果，本研究团队利用生物信息深度挖掘和分析了这些药用植物中的重要活性物质，解析了一些重要的酶基因家族，取得了一系列具有重要影响力的科研成果。目前，本研究团队依托该项目在PlantBiotechnologyJournal、Plant Communications、Molecular Ecology Resources 和Frontiers in Genetics 等杂志发表科研论文4篇，切实有效地推进了本项目的工作。此外，其他药用植物的生物合成、多组学调控和生物演化方面的工作也进展良好。
总体而言，本实验室依托该项目对云南省26种特色药用植物进行了基因组测序，结合多组学分析和生信深度挖掘，解析了一批重要活性成分的合成通路和生物演化历程。同时，研究团队基于该项目积累了大量的组学数据、数据处理核心技术和经验，成为国内外药用植物研究的领先团队，为进一步促进我省药用植物资源的开发和利用奠定了良好的基础。
最后，本实验室建立了基于转录组大数据的药用植物药效筛选体系，将药用植物馏份在肿瘤细胞系中进行筛选，并将结果与已知化疗药物对比，进行给药后的转录组组类比分析，完成了117种药用植物在肺癌、肝癌和乳腺癌中的筛选，确定了3 种抗肺癌、5种抗肝癌和3种抗乳腺癌的药用植物，相关研究已发表科研论文2篇并持续产生科研论文。