近日,中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所(简称“品资所”)种质资源保存研究团队在牛大力种质资源鉴定研究方面取得重要突破。该研究在国际上首次完成了药用植物牛大力(又称南海藤)及其近缘物种广东南海藤(俗称小牛大力)的高质量单倍型基因组组装,成功解析了这两种具有重要经济价值和生态意义的物种的完整基因组信息。
牛大力(Nanhaia speciosa)为豆科南海藤属多年生藤本植物,是“海南十大南药”之一,具有补虚润肺、强筋活络之功效。广东南海藤(Nanhaia fordii)作为其唯一近缘种,虽块根形态学特征与牛大力高度相似,但因成分存在差异,市场常见以次充好现象。为保障消费者权益和确保药用资源合理开发利用。需从遗传进化背景差异、环境适应性分化机制、次生代谢产物合成调控网络、生态位分化特征等多维度系统解析二者组分差异及其成因。
研究团队综合运用基因组、转录组和代谢组等多组学分析技术,系统揭示了牛大力与广东南海藤在营养成分组成方面关键分子的异同。研究首次证实,牛大力和广东南海藤中均含有甘草皂苷类三萜皂苷,这是牛大力根部呈现甜味的主要物质基础。进一步系统阐明了这些三萜皂苷在两种植物中的生物合成途径。研究发现广东南海藤根部特异高表达一个紫藤凝集素基因簇,导致其根部积累大量具有极强热稳定性的凝集素蛋白,此类凝集素无法通过常规高温烘干或长时间蒸煮处理有效去除或失活。此项研究不仅为牛大力种质资源的精准鉴定、优良新品种选育提供了关键的基因组数据基础和理论支撑,更重要的是,首次在分子层面明确了牛大力与近缘种广东南海藤的成分差异的根本原因,对保障牛大力相关产业发展、规范药材市场具有重要的指导意义。
相关研究成果以“Multi-omics profiling of Nanhaia speciosa and Nanhaia fordii: insights into lectin dynamics, nodulation, and triterpenoid saponin biosynthesis”为题,在线发表于国际知名学术期刊《BMC Biology》(中科院JCR 2区)。品资所徐立研究员为论文通讯作者,李志英研究员和王加宾副研究员为共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、海南省自然科学基金、中央级科研院所基本科研业务费等项目的资助。
牛大力及其近缘种广东南海藤基因组解析