хромосома

Jun 22, 2023

Биология связи, том 6, Номер статьи: 867 (2023) Цитировать эту статью

212 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Ревень — собирательное название различных многолетних растений из рода Rheum L. и семейства Polygonaceae. Это одна из самых древних, широко используемых и важных трав в традиционной китайской медицине. Ревень является основным источником антрахинонов, но то, как они синтезируются, остается в значительной степени неизвестным. Здесь мы создаем сборку геномной последовательности одного важного лекарственного ревеня R. tanguticum на уровне хромосом, 2,76 ГБ собрано в 11 хромосом. Геном сформирован двумя недавними событиями дупликации всего генома и недавними выбросами ретротранспозонов. Метаболические анализы показывают, что основные антрахиноны в основном синтезируются в его корнях. Транскриптомный анализ выявляет модуль коэкспрессии с высокой корреляцией с биосинтезом антрахинона, который включает ключевые гены халконсинтазы. Один ген CHS, четыре гена CYP450 и два гена BGL, участвующие во вторичном метаболизме, демонстрируют значительно повышенные уровни экспрессии в корнях по сравнению с другими тканями и сгруппированы в модуле совместной экспрессии, что означает, что они также могут выступать в качестве генов-кандидатов для биосинтеза антрахинона. Это исследование дает ценную информацию о генетических основах биосинтеза антрахинона, что будет способствовать улучшению методов селекции и агрономических свойств ревеня в будущем.

Ревень — древнее и важное растение с толстыми корнями, полыми и прямостоячими стеблями и маленькими бело-зелеными или пурпурно-красными цветками, собранными вдоль его ветвей1. Название «Ревень» охватывает около 60 видов растений рода Rheum L. семейства Polygonaceae2. Ревень в основном использовался в лечебных целях в Азии, хотя некоторые съедобные виды ревеня используются в Европе и на Ближнем Востоке. Из них черешок R. rhabarbarum обычно используется для приготовления пирога с ревенем, который является традиционным десертом в Соединенных Штатах, а также популярен на Ближнем Востоке и в Канаде. Кроме того, корни и корневище R. tanguticum Maxim. и два других вида (R. officinale Baill. и R. palmatum L.) были официально включены в Китайскую и Корейскую фармакопеи под общим названием «Да хуанг» из-за его слабительного действия3. Среди трех лекарственных ревеней R. tanguticum Maxim. (рис. 1а) обладает отличной толерантностью к альпийским условиям. В дикой природе R. tanguticum Maxim. Распространен преимущественно на Цинхай-Тибетском нагорье и примыкает к опушкам леса (долинам или кустарниковым лугам) на высотах от 2300 до 4200 м4. Это важное лекарственное растение на северо-западе Китая (Ганьсу, Цинхай и Тибет), которое приносит пользу местной экономике.

Ареал R. tanguticum. б Обзор генома R. tanguticum. Разные дорожки (движущиеся внутрь) обозначают (I) хромосомы; (II) плотность элементов Gypsy в скользящих окнах размером 500 кб (минимум–максимум, 0–1,0); (III) плотность элементов Copia в скользящих окнах размером 500 кб (минимум–максимум, 0–1,0); (IV) содержание GC в скользящих окнах размером 500 кб (минимум–максимум, 0–0,5); (V) плотность повторов в скользящих окнах размером 500 т.п.н. (минимум–максимум, 0–1,0); (VI) плотность генов в скользящих окнах размером 500 т.п.н. (минимум–максимум, 0–50); (VII) плотность некодирующей РНК в скользящих окнах размером 500 т.п.н. (минимум–максимум, 0–30); (VIII) идентифицировали синтенные блоки.

Современные исследования ревеня более научным и строгим образом определили его химические составляющие5,6, фармакологическую активность7,8 и функциональные механизмы2,9. Обширные фотохимические исследования привели к выделению и идентификации более 120 соединений из корней и листьев ревеня, которые предоставляют химические доказательства его фармакологического действия10. Основными биологически активными соединениями ревеня являются различные фенольные соединения, включая антрахиноны, антроны, стильбены, флавоноиды, диантроны, дубильные вещества, полифенолы и хромоны2,11. Хотя ревень является основным источником антрахинонов, наиболее выраженные фармакологические эффекты ревеня являются результатом совместного действия нескольких антрахинонов2. Антрахиноны являются активными компонентами многих традиционных лекарственных растений, которые давно известны своим слабительным действием2,12. Например, в рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом клиническом исследовании, проведенном Neyrinck et al.13, они сообщили, что добавление сырого экстракта, богатого антрахиноном, способствует выработке бутирата бактериями и короткоцепочечными жирными кислотами, которые являются эффективным слабительным средством. для лечения хронических запоров. Они также продемонстрировали, что ежедневный пероральный прием экстракта ревеня в течение 30 дней безопасен даже в более высоких дозах (25 мг в день в пересчете на реин). Другое рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое клиническое исследование показало, что капсулы антрахинонов использовались как безопасное и эффективное лекарство и продемонстрировали очевидный эффект при желтухе у 80 пациентов с иктерогепатитом14. Кроме того, антрахиноновые производные ревеня: эмодин15, алоэ-эмодин16, реин17, фисцион18 и хризофанол19 являются основными биологически активными компонентами, убедительно продемонстрировавшими свои способности проявлять гепатопротекторную, нефропротективную, противовоспалительную, антиоксидантную, противораковую и противомикробную активность, что поддержать обоснование некоторых его потенциальных медицинских применений. Однако необходимы дополнительные исследования его механизмов, биодоступности и безопасности. Кроме того, современное клиническое и коммерческое использование антрахинонов также создало острую потребность в его биосинтезе вместо естественной экстракции из растений.