中国中医科学院中药研究所陈士林：基因解码灵芝生长规律

    灵芝是我国传统名贵中药。近日，教育部长江学者创新团队负责人、中国中医科学院中药研究所所长陈士林领导的课题组完成了紫芝基因组精细图，该精细图含有12条染色体，序列总长度达到48.86兆碱基，编码大约1.5万个基因。课题组研究表明，紫芝在生长发育中具有多种防御机制，包括基因组防御机制和化学防御机制，紫芝的化学防御功能可能受到多种基因调控机制影响。相关研究成果已发表在自然出版集团旗下期刊《科学报道》上。

    谈及为何选择紫芝作为解码基因的对象，陈士林研究员告诉记者，《中国药典》2010版记载，中药灵芝原物种为赤芝或紫芝干燥子实体。之前赤芝全基因组序列已经在《自然通讯》刊载，并被推为药用模式生物，相关工作也在《中国科学》和《科学通报》发表。“为进一步解析灵芝基因组特征，我们此次对紫芝进行基因组解码。紫芝虽与赤芝同属于灵芝属，但三萜成分有很大不同，解码紫芝可进一步了解灵芝及其有效成分合成途径，也为其他药用生物提供范例。”

    在研究过程中，课题组不仅应用高通量测序、光学图谱等技术对紫芝单倍体进行基因组解码，同时首次应用甲基化测序、小RNA测序等技术对紫芝表观遗传学进行研究，从而进一步揭示紫芝在发育过程中的防御机制。

    陈士林说，基因组防御对于维持物种遗传物质稳定性具有重要意义，而化学防御与其次生代谢产物的合成与调控具有密切关系。他进一步解释，基因组防御一方面可抑制生物体内固有的转座子，避免其对基因组的插入和重排，一方面可抑制外来基因的插入，保持自身基因组的“纯洁性”，由此维持物种遗传稳定性。

    关于次生代谢物的定义，他告诉记者，生物有初生代谢和次生代谢，初生代谢就是常见的糖、脂肪、蛋白质，次生代谢主要是各种小分子化学物质，如萜类、黄酮类和生物碱等。合成次生代谢产物的基因就是次生代谢基因。次生代谢相关基因在生物体内经历复杂的调控，此前，中国中医科学院中药研究所朱英杰博士在《遗传（genetics）》曾发现赤芝基因就经历RNA编辑的过程，本次研究更发现表观遗传对次生代谢基因表达有影响。而次生代谢产物是植物应对外界环境的产物，是化学防御体系的主要构成。

    “研究成果的意义在于，通过紫芝基因图谱的研究，我们了解到药用生物如何在发育过程中保证自己遗传物质的稳定性，同时又如何应对外界环境的变化产生次生代谢产物。”中药研究所徐江博士说，这些物质很多是有生物活性的潜在药物，了解药用生物生长发育的规律，有助于培育更好的药材。同时，对中药基原物种的高水平解析，也有助于国际更加接受中医药。

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