罌粟植物新藥研發獲重要數據

罌粟又名鴉片罌粟，是全球重要的藥用植物之一。罌粟植株所含生物堿種類達100多種，其中五大主要成分嗎啡、可待因、蒂巴因、那可丁和罌粟堿是醫藥工業中用于合成麻醉品、止痛藥、安眠藥和鎮定藥物的重要生物堿。此外，它還產生其他一些芐基異喹啉生物堿（BIAs），具有強有效的藥理學特性。

目前，罌粟已經成為研究BIAs生物合成的模式植物。但因罌粟中的嗎啡具有極易成癮性，是制備阿片類毒品的主要原材料。因此，在一些國家，尤其在我國，罌粟的種植和運輸受到嚴格管控。

但另一方面，我國在麻醉劑、止痛藥方面的需求缺口較大，例如嗎啡當量需求缺口高達84%。因此，通過分子標記輔助育種開發不產嗎啡而生產具有其他重要藥用成分的罌粟品種，或高產嗎啡的罌粟新品種是罌粟遺傳育種的重要研究方向。

可喜的是，近日，河北醫科大學、中國工程院院士叢斌，公安部物證鑒定中心裴黎、王白石博士課題組通過綜合利用二代Illumina測序和Hi-C技術，獲得了一個2.62 Gb中國本土罌粟（CHM）參考基因組。并基于已發表的高那可丁罌粟品種（HN1）三代測序基因組數據將獲得基因組掛載到了11條擬染色體上，最長scaffold為287.96Mb，superscaffolds N50為227.38Mb，重復序列占基因組的比例約為65.79%。通過BUSCO評估，該研究獲得CHM基因組組裝結果（96.4%）較HN1更為完整（93.1%）。該研究注釋得到了79,668個蛋白編碼基因，功能注釋率為88.9%，而HN1為68.8%。研究應用獲得的CHM基因組更新了HN1基因組數據并進行了共線性分析。相關研究發表在《園藝研究》上。

研究人員對罌粟科植物的基因家族和4DTv比較分析表明，罌粟共經歷了兩次全基因組復制（WGD）事件。遠期的WGD為遠古毛茛目植物共有，與特征性次級代謝產物產生和抗病性相關的基因家族得到了擴張，而近期由轉座因子介導的物種特有WGD導致了罌粟基因組的大規模擴張，這可能是罌粟自身較大基因組以及BIAs生物堿含量大量生成和積累的主要原因。

此外，研究人員還通過對CHM和HN1的多部位和發育階段的轉錄組比較，發現兩者間存在著與農藝性狀相關的基因結構變異，揭示了罌粟新品種形成的遺傳學機制。

業內人士表示，該研究為今后罌粟的新品種構建，罌粟植物源性新藥研發提供重要基礎數據，具有很高的科學價值。

據悉，該研究得到了國家自然科學基金和中央級公益性科研院所基本科研業務費基金的資助。