紫杉醇是現時已發現的最優秀的天然抗癌藥物。紫杉醇生物合成途徑已經研究了30多年，而超大的基因組和複雜的代謝路線是途徑解析的主要限制因素。中國科學院天津工業生物技術研究所與西北工業大學、深圳華大生命科學研究院、欣貝萊生物等合作，首次完成了喜馬拉雅紅豆杉超10Gb的染色體水准的全基因組測序，並通過複雜基因組組裝與分析，解析了紅豆杉中生物合成紫杉醇的關鍵基因簇，對紫杉醇合成途徑的起源與進化機制進行了探索，為完全解析紫杉醇生物合成途徑奠定了重要基礎。
全基因組倍增事件是開花植物提升環境適應能力，並逐漸替代裸子植物，遍佈地球的主要原因。通過對裸子植物喜馬拉雅紅豆杉基因組的進化分析，研究人員發現在地球上存活更久的紅豆杉卻幾乎沒有經歷過明顯的全基因組倍增事件，而是發生了大量的基因串聯重複事件，其比例超過了幾乎所有已知的開花植物。大量基因串聯重複導致紅豆杉中的一些基因家族急劇擴張，隨著這些家族重複基因的功能分化，紅豆杉進化出了非常複雜的代謝物合成和轉錄調控網絡。例如與紫杉醇合成密切相關的細胞色素P450酶家族與醯基轉移酶家族，通過串聯複製都產生了超過50份基因拷貝，如此多的重複基因為紅豆杉進化出極其複雜的紫杉醇合成途徑提供了遺傳基礎。迄今為止，已經在紫杉科的植物中發現了超過500種具有紫杉烷類天然產物。囙此，大量的基因串聯重複不僅是紅豆杉中紫杉醇合成途徑形成的主要進化機制，同時也可能是紅豆杉能在地球上存活至今的重要原因之一。
該研究工作得到天津市合成生物技術創新能力提升行動、國家重點研發計畫以及國家自然科學基金等專案資助。相關結果發表在植物學頂尖雜誌Molecular Plant。中科院天津工業生物所副研究員程健等為該論文的共同第一作者，中科院天津工業生物所研究員江會鋒、西北工業大學教授王文、深圳華大生命科學研究院院長徐迅為論文的共同通訊作者。
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紅豆杉基因組與紫杉醇合成相關的基因簇
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