本报西安 9月4日专电 (驻陕记者韩宏)记者近日从西安交通大学获悉,美国《科学》杂志发表了该校叶凯青年科学家工作室团队、英国约克大学伊恩·格拉汉姆院士团队、英国惠康基金桑格研究所宁泽民研究员合作的学术论文“鸦片罂粟基因组及吗啡喃的合成”。论文在国际上首次公布了鸦片罂粟的高质量全基因组序列,揭示了其进化历史上主要加倍和重排事件,阐明了吗啡类生物碱、合成基因簇的进化历史,为进一步开发鸦片罂粟药用价值,揭示罂粟科乃至早期双子叶植物进化历史奠定了重要基础。
罂粟被称为“恶之花”,外表虽明艳动人,却能滋生瘾患,也是缓解人类疾病痛苦的良药。新石器时代阿尔卑斯山脚下洞穴中就发现使用罂粟的痕迹,唐朝时经由大食进贡传入中国。从罂粟中提取的吗啡类生物碱,是强有力的止疼剂,除具有止疼药效外,罂粟中的那可丁成分还具有显著止咳和抗癌功效。遗憾的是,人们对其药用价值并没有系统、全面的认识,不能将其物尽其用,实现更大的价值。
破解罂粟基因组是当今科学界亟待破解的世界难题。由于罂粟的基因组存在大量(约 70%)的重复序列,且经历了多次大规模的结构变异,使得解析该基因组异常困难。叶凯团队以英国本土罂粟植物为对象,利用多种前沿基因组测序技术、复杂数学模型、深度挖掘及分析方法,成功破译了罂粟基因组并揭示其进化历史,首次在国际上完成了罂粟全基因组测序及高质量组装分析。
医学医药学专家认为,该团队公布罂粟全基因组序列,破译罂粟中合成次生代谢产物的奥秘,不仅对开发分子植物育种工具,培育新品种大有裨益,更对工业合成中选择性提高具有不同药效的生物碱产量具有重大指导意义。
这是一项由西安交大主导的国际合作研究成果,主持这一成果的“叶凯青年科学家工作室”是该校第一个青年科学家工作室。该工作室郭立副教授、杨晓飞讲师为论文的共同第一作者,叶凯教授为共同通讯作者,西安交大为第一作者单位。该工作从接收到在线发表仅隔8天。
2016年初,在海外学习工作12载的叶凯回到西安交大。为打破学科壁垒,形成开展综合交叉研究的氛围,该校成立了叶凯教授领衔的第一个青年科学家工作室。此后,在学校“双一流”学科建设项目的支持下,该工作室以“精准医疗”“中医药”国家战略发展规划为指引,积极开展生物信息学和基因组学的前沿交叉研究,在国际国内基因组项目应用上,取得系列国际领先成果。