薄荷古代植物基因组的新潜力

密歇根州立大学研究人员追踪薄荷基因组的进化对于未来潜在的应用程序,从药品到农药抗菌素。

薄荷家族的草药,包括鼠尾草,迷迭香,罗勒,甚至像柚木木本植物,提供了一个令人振奋的颠簸,我们的嗅觉和味觉的感官。密歇根州立大学的研究人员发现,这些植物多样化他们的专业自然通过化学演化的特征。

“人们很容易识别薄荷家族成员为他们专门的代谢物,”说Bjorn Hamberger副教授和詹姆斯·k·Billman Jr .,医学博士赋予教授自然科学学院。“代谢产物对植物是一种有效的方式来保护自己,因为他们不能逃跑。”

Hamberger自2016年以来,一直在研究专门的代谢产物在植物萜类化合物,都是至关重要的,在保护植物免受捕食者和病原体,也共同成分在绿色和可持续的农用化学品,抗氧化剂,化妆品和香水。

Hamberger与罗宾过活,前密歇根州立大学基因组学研究人员现在佐治亚大学,一些薄荷植物基因组测序。这与领导Hamberger过活的团队合作的研究生,阿比盖尔布赖森和艾米丽拉尼尔,发现一些薄荷家族的基因组进化和如何将这些化学物质出现在过去的60到7000万年。

“经过数百万年的进化,植物已经适应和发展的特定的利基市场,他们茁壮成长,这意味着这些化学反应不同,显然适应它们的环境,“Hamberger说。“所以,我们试图识别和发现这些特殊代谢物途径植物。”

在一个跨学科的方法,布赖森萜类化合物生物合成的基因组织,和尼尔化学途径分析。尼尔和布赖森在紫珠基因组中发现了一些不同寻常的薄荷家族。它有一个巨大的生物合成基因簇。BGC是一组基因位于基因组中紧密参与相同的代谢途径。这些基因就像个人的珍珠项链,分离和连接。此外,布赖森和尼尔发现变异的BGC六个其他物种薄荷家族。

“我们正在学习,物理位置的基因在基因组中是很重要的,”布赖森说。“它可以驱动进化专业植物代谢途径,导致大量有趣的天然植物化合物的多样性。”

bgc细菌世界是众所周知的,但它们在植物中的作用并不完全理解。紫珠植物的BGC集群包含基因编码两个截然不同的萜类化合物途径。研究小组发现这些萜类化合物积累在植物的各个部分,如树叶和树根,在适应可能扮演不同的角色。

“同样的基地分子,但每个物种正在自己的版本和修改它以不同的方式来适应他们的生存需要,”尼尔说。

Hamberger描述它像一个食谱,每个人都有一份和变化以适应他们的需求和偏好。

先前的研究导致了薄荷植物独特的医疗用途。例如,有效性可以用作天然治疗青光眼和德州鼠尾草是一种天然抗菌,有效对抗肺结核。新的分子适应性Hamberger和他的团队发现开门的未来应用天然植物薄荷家族的产品。

“我们的团队一直兴奋薄荷家族内的机会“Hamberger说。“那些薄荷酶,如美国紫珠工厂,给我们的能力让plant-natural产品在实验室里,包括——希望在未来自然根据香味蚊子防尘。”

参考:布赖森AE,拉尼尔,刘KH, et al .揭露miltiradiene生物合成基因簇的唇形科揭示了一个动态的进化轨迹。Nat Commun。2023;14 (1):1 - 14。doi:10.1038 / s41467 - 023 - 35845 - 1

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。