论文部分内容阅读
“真菌异养”指植物从真菌中获取碳水化合物的能力。“真菌异养植物”分布在17个陆地植物的科的101个属，一共约880种。近年来真菌异养植物吸引了众多生物学家的关注。然而，目前相关研究更多的关注于植物生理与生态，相关的组学研究少之甚少。 兰科是开花植物中最大的科，主要依赖于菌根真菌在其早期发育阶段所提供的碳和其他营养物质，很多植物与真菌共生或附生于树木上。在兰科植物中，天麻属是最大的真菌异养生物之一，主要分布在东南亚，属日本、西伯利亚、热带澳大利亚、新西兰、新喀里多尼亚、太平洋岛屿、马达加斯加、马苏尼群岛和热带非洲。天麻是一种完全的真菌共生完全异养型植物，没有叶绿素和叶片，与腐殖质和寄生性的蜜环菌和真菌共生。我们组装并解析了天麻基因组，也即迄今为止第一个非光合作用植物基因组。天麻在形态上出现了严重的根部退化和叶片的退化，在分子水平上，核基因组以及残留的叶绿体基因相关的光合作用基因出现了明显的选择放松信号，同时，在光合作用系统、叶片生长、质体分裂等方面也存在基因的缺失;天麻为了适应于真菌共生的独特模式，整个代谢通路进行了巨大重组，在碳代谢、氮代谢、生物节律、线粒体能量代谢、开花调控等方面都发生了不同程度的调控变化。天麻基因组不仅为我们揭示了非光合作用植物独特的进化模式，也为我们提供了一个新的真菌共生的研究模型。 此外，天麻同时也是一种药用植物。天麻干燥的根状茎可用于治疗头痛、偏头痛、头晕、癫痫、风湿病、神经痛、麻痹等神经痛和神经紊乱。目前，世界上50％的化药最初来源于植物。目前，合成生物学可以将植物中的相关合成基因导入到细菌中，合成目的化合物，多组学结合、上游数据与下游产业化结合发展成为当下药用植物研究趋势。而随着测序技术的发展和测序成本的降低，越来越多的研究者开始进行药用植物基因组学研究，近几年出现了不少数据“撞车”现象。因此，药用植物基因组亟待一个公共数据平台，为相关研究者提供信息全面的组学数据信息，达成数据实时共享与共赢合作，避免不必要的恶性竞争。在博士学习期间，我也负责搭建了全球第一个药用植物组学数据库(Herbal Medicine Omics Database，http://herbalplant.ynau.edu.cn/)，涵盖了目前为止已发表的基因组、转录组、代谢组以及代谢通路数据初步实现百种中草药数据的共享、利用，满足有效成分合成生物学对关键合成酶的查找、定位功能，极大地促进相关研究工作效率的提升，实现数据纵向系统贯穿、横向分享分析，达到提高药用植物研究交流水平和数据共享的目的。