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Nature Communications:人参近缘植物楤木基因组揭示楤木皂苷的生物合成

已有 3186 次阅读 2022-4-27 22:30 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Deletion and tandem duplications of biosynthetic genes drive the diversity of triterpenoids in Aralia elata

第一作者Yu Wang

第一单位东北林业大学

通讯作者Yuhua Li


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背景回顾:Araliaceae species produce various classes of triterpene and triterpenoid saponins, such as the oleanane-type triterpenoids in Aralia species and dammarane-type saponins in Panax, valued for their medicinal properties. The lack of genome sequences of Panax relatives has hindered mechanistic insight into the divergence of triterpene saponins in Araliaceae. 


五加科(Araliaceae)植物能够产生各种类型的三萜和三萜皂苷,比如楤(sǒng)木属(Aralia)植物中的齐墩果烷型三萜以及人参属(Panax)植物中的达玛烷型皂苷,这些萜类物质因其具有药用价值而备受重视。由于缺少人参属近缘植物的参考基因组,阻碍了对五加科植物中三萜皂苷分化的机制性研究。


主要研究Here, we report a chromosome-level genome of Aralia elata with a total length of 1.05 Gb. 


本文中,作者报告了楤木(Aralia elata)的染色体级别基因组,基因组大小为1.05 Gb。


结果1-人参中达玛烷型皂苷的生物合成The loss of 12 exons in the dammarenediol synthase (DDS)-encoding gene in Aelata after divergence from Panax might have caused the lack of dammarane-type saponin production, and a complementation assay shows that overexpression of the PgDDS gene from Panax ginseng in callus of A. elata recovers the accumulation of dammarane-type saponins


在与人参属分化后,楤木中的达玛烯二醇合酶(DDS)编码基因丢失了12个外显子,这可能导致了楤木中的达玛烷型皂苷含量较低;遗传互补分析表明,通过在楤木愈伤组织过表达人参的PgDDS基因能够恢复其达玛烷型皂苷的积累。


结果2-楤木中楤木总苷的生物合成Tandem duplication events of triterpene biosynthetic genes are common in the A. elata genome, especially for AeCYP72AsAeCSLMs, and AeUGT73s, which function as tailoring enzymes of oleanane-type saponins and aralosides. More than 13 aralosides are de novo synthesized in Saccharomyces cerevisiae by overexpression of these genes in combination. 


三萜生物合成基因的串联复制在楤木因组中很是常见,尤其是对于AeCYP72AsAeCSLMsAeUGT73s基因,这些基因主要作为齐墩果烷型皂苷和楤木皂苷的剪裁酶发挥功能。通过在酿酒酵母中过表达这些基因,能够从头合成了13种以上的楤木皂苷


结论This study sheds light on the diversity of saponins biosynthetic pathway in Araliaceae and will facilitate heterologous bioproduction of aralosides.


本文的研究揭示了五加科皂苷生物合成途径的多样性,有助于未来加速楤木皂苷的异源生物生产。


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** 李玉花 **


个人简介:

1979-1983年,延边农学院,学士;

1989-1994年,沈阳农业大学,博士;

1983-1986年,吉林省敦化农业技术专科学校,助教;

1986-1994年,延边农学院,助教、讲师;

1994-2001年,东京大学,博后;

2000年-至今,东北林业大学,教授。


研究方向

1. 园艺植物花青素合成调控与及抗逆花卉育种选育;

2. 珍贵药用植物规模化生产及稀有皂苷的高效合成利用。


doi: https://doi.org/10.1038/s41467-022-29908-y


Journal: Nature Communications

Published date: April 25, 2022



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