近日，浙江理工大学梁宗锁研究团队与浙江大学等多家单位合作在国际知名期刊Journal of Advanced Research （IF=10.479）在线发表了题为“Insights into the plateau adaptation of bycomparative genomic and WGCNA analyses”的研究论文（原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2022.02.004）。浙江理工大学许玲副教授为第一作者，梁宗锁教授为论文共同通讯作者。

栗色鼠尾草是青藏高原重要的野生种质资源，与中国中药栽培丹参同属不同种，是丹参重要的近缘种。栗色鼠尾草地下部分丹参酮II-A和叶片中的迷迭香酸含量显著高于栽培丹参，但其中的机理未知。丹参酮II-A主要用于治疗心血管疾病，具有抗低氧，抗细胞损伤的功能；迷迭香酸具有抗氧化功能。

该研究首次通过比较基因组分析揭示了栗色鼠尾草的起源与进化，阐明了栗色鼠尾草在1600万年前青藏高原形成过程中，与栽培丹参开始了物种的分化；并通过RNA-seq和WGCNA分析阐明了栗色鼠尾草高原适应性的机理。

本研究还首次提出了“地下树干--树枝发育模型”，该模型很好地解释了栗色鼠尾草地下茎内部周皮样组织的成因；并通过比较基因组研究，发现栗色鼠尾草在植物干细胞CLAVATA (CLV)-WUSCHEL (WUS)逆反馈回路上拥有LRR结构域等直系同源基因群的特异性扩增；并且鉴定到了24个物种特有基因，尤其是2个细胞程序性死亡基因；还筛选出了具有特殊DNA损伤修复、抗氧化等功能的64个正选择基因，它们之间存在复杂的调控网络，共同实现了栗色鼠尾草独特的地下茎形态以适应高原强紫外线、低氧、低温等特殊生境（图1）。

图1. 比较基因组研究揭示藏丹参的进化和高原适应性机理

研究还通过RNA-seq分析，发现了栗色鼠尾草CLV-WUS逆反馈回路上WOX8基因的稳定表达对特殊地下茎形态的形成发挥了关键作用；通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、泛素化基因等的特异高表达来应对高原特殊气候。研究还进一步通过WGCNA分析，筛选得到了关键转录因子如NAC29 和TGA22，实现了该植物中次生代谢物质丹参酮和迷迭香酸的高积累，为后续栽培丹参的遗传改良提供重要参考（图2）。

图2. WGCNA分析阐明藏丹参丹参酮高积累的机制

综上研究，栗色鼠尾草通过特殊的地下茎发育和次生代谢物质的高积累实现了其高原适应性，该研究也为野生资源的开发利用、栽培丹参的遗传改良提供了新的借鉴，并为抗高原反应新药物的研发提供了新的思路和方向。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2022.02.004