甘草，被譽(yù)為“國(guó)老”，是中醫(yī)藥寶庫(kù)中的一顆璀璨明珠。早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中，它就被列為上品，在中醫(yī)藥臨床應(yīng)用中占據(jù)著舉足輕重的地位。中醫(yī)常說(shuō)它能“調(diào)和諸藥”，在眾多經(jīng)典方劑中，甘草就像一位經(jīng)驗(yàn)老道的“和事佬”，既能緩和藥物峻猛之性，讓藥效發(fā)揮得更加平穩(wěn)持久，又能協(xié)調(diào)不同藥材間的作用，使整個(gè)藥方達(dá)到“君臣佐使”的完美平衡。

除了在中醫(yī)藥領(lǐng)域大放異彩，甘草在現(xiàn)代醫(yī)藥、食品等行業(yè)也有著廣泛應(yīng)用。其根和根莖蘊(yùn)含的甘草酸、類黃酮等多種生物活性物質(zhì)，使其具有抗炎、抗病毒、抗氧化等豐富的藥理功效，是眾多藥品、保健品的重要原料。在食品行業(yè)，甘草獨(dú)特的甜味使其成為天然的甜味劑和風(fēng)味改良劑，被添加到飲料、糖果中。在甘草屬眾多物種里，烏拉爾甘草、脹果甘草和光果甘草是藥用甘草的主要來(lái)源。然而，以往對(duì)它們的研究多停留在形態(tài)、遺傳和化學(xué)差異的表面，全基因組層面的遺傳差異尚不明確。

中國(guó)科學(xué)院華南植物園王瑛團(tuán)隊(duì)聯(lián)合海南大學(xué)夏志強(qiáng)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了三種藥用甘草烏拉爾甘草、脹果甘草和光果甘草高質(zhì)量的參考基因組，基因組大小分別為425Mb、447Mb和423Mb。通過(guò)全基因組比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)三者存在共線性關(guān)系和結(jié)構(gòu)變異，其中存在/缺失變異(PAV)基因主要富集在次生代謝途徑，為解析三種甘草中的共有和差異活性成分的合成和調(diào)控提供了基因資源。

基于獲得的結(jié)構(gòu)變異，聯(lián)合不同組織和發(fā)育時(shí)期的轉(zhuǎn)錄組分析，構(gòu)建了甘草酸的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并驗(yàn)證了GibHLH9、GibHLH53和GibHLH174為促進(jìn)甘草酸合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。同時(shí)，分析了甘草查爾酮A(LCA)和光果甘草定生物合成途徑中的基因，并驗(yàn)證了GiOMT17在LCA生物合成中的催化功能。物種特有基因的形成和基因表達(dá)差異，解釋了特征類黃酮在三種藥用甘草中的差異積累。

相關(guān)研究成果以“Comparative genomics of three medicinal Glycyrrhiza species unveiled novel candidates for the production of important bioactive compounds”為題近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊The Plant journal上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園的助理研究員李玉萍、海南大學(xué)博士研究生夏成材、中國(guó)科學(xué)院華南植物園研究員羅鳴為該文共同第一作者，海南大學(xué)的夏志強(qiáng)教授、中國(guó)科學(xué)院華南植物園李勇青和王瑛研究員為共同通訊作者。該研究得到廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.70223

圖1. 三種藥用甘草的基因組共線性和結(jié)構(gòu)變異圖譜

圖2. 三種甘草中甘草查爾酮A(LCA)和光甘草定合成的關(guān)鍵基因分析