重磅！中药多组学研究取得重大突破
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发布时间：2021年10月19日
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国家科技部网站以“中药多组学研究取得重大突破”为题报道了由国家重点研发计划立项支持的“中药多组学方法创新及新品种选育”项目近期取得的重大创新突破。项目组基于多组学技术成功揭示紫苏、黄连、大青叶等药用植物的基因遗传背景，相关研究成果以三篇研究论文形式连续发表在国际著名权威学术期刊Nature Communications《自然通讯》，引起了国际学术界对我国中药应用基础性研究的高度关注。该项目针对传统草药遗传信息缺失制约中药学科基础研究的关键问题，首次破译一批草药基原植物基因密码，成功搭建了首个全球药典草药基因组数据库，包含近千种药用植物核基因组和质体基因组序列，推动中药研究全面走进“组学时代”，为进一步应用现代生命科学思维开展传统草药育种、鉴定、品质提升、生物合成等研究提供了分子遗传学基础。通过结合中药传统选育及组学技术，项目组成功选育一批中药材新品种，获得人参、黄花蒿、紫苏等多个中药材新品种证书，并正进行产业化推广，攻克长期困扰我国中药材选种育种模式落后的问题。
据项目负责人陈士林研究员介绍，该项目利用多组学技术手段分别从蛋白质结构、药效物质以及表型与基因组的关联分析深度挖掘紫苏、黄连、大青叶、栀子等优良中药材品质形成背后的遗传机制，紫苏基因组的破译以及紫苏种质资源全基因组关联分析等研究揭示了我国特色药食同源植物紫苏优质品质形成的分子基础，加速紫苏新品种“中华药紫1号”的选育；蛋白结构生物学试验成功解析大青叶中关键药效成分木脂素合成的关键酶，攻克了木脂素量产的难题；通过解析黄连全基因组信息阐明黄连根部药效成分小檗碱、黄连碱等异喹啉类生物碱多样化形成的遗传本质。项目组首次提出基于基因组选择的草药“四阶式”分子辅助育种技术体系，应用该体系大幅缩短了人参、黄花蒿、紫苏等药材新品种选育的周期。紫苏新品种药紫1号叶片挥发油含量高达1.52%，其中紫苏醛含量占68.01%。采用基因组选择育种等手段，成功获得“实科人参1号”人参新品种，具备高产量和优形的特征，且Rg1+Re含量比对照高33.6%；Rb1比对照高49.5%；黄花蒿新品种“中康优青1号”株型矮化紧凑，青蒿素含量比常规品种高140%以上。本草基因组学技术体系有力推动了中药材新品种选育学科发展，从根源上解决中药材质量源头建设的关键问题，将有效保障中药材产业高质量发展。
该项目由中国中医科学院中药研究所、中国医学科学院药用植物研究所、海军军医大学、中国科学院华南植物园、湖北中医药大学和云南农业大学等单位共同承担。
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