В Китае многолетник хауттюйния является лекарственным растением, которое использовалось для лечения различных расстройств у людей и животных с древних времен и известно как «растение-антибиотик».
Надземные части, включая стебли и листья, обычно используются для лечения респираторных заболеваний, таких как пневмония и легочные инфекции. Отвары пьют с другими лекарствами для облегчения симптомов дизентерии, простуды, лихорадки и свинки.
Многочисленные компоненты на растительной основе, включая различные вещества, такие как алкалоиды, флавоноиды, аристолактамы, амиды, бензоиды, стероиды, 5,4-диоксоапорфины, оксоапорфины и ряд летучих масел, были обнаружены и извлечены из H. cordata. Среди них преобладающими соединениями являются алкалоиды.
На сегодняшний день из H. cordata выделено более 70 алкалоидов, в основном апорфиновых алкалоидов, а также аристолохоидных алкалоидов, амидов, пиридинов и других.
Кроме того, H. cordata, признанное съедобным растением, все чаще становится компонентом различных культурных диет, а молодые стебли, листья и подземные корневища обычно употребляются в пищу в качестве овощей.
Несмотря на давнее использование, генетические механизмы, лежащие в основе лекарственных соединений хауттюйнии, остаются в значительной степени неизученными. Этот пробел в знаниях препятствует полному использованию ее терапевтического потенциала, создавая настоятельную необходимость в исследовании геномики H. cordata для понимания биосинтетических путей ее алкалоидов и раскрытия эволюционной истории растения.
Исследователи из Хунаньского сельскохозяйственного университета добились успехов в ботанической геномике, секвенировав декаплоидный геном Houttuynia cordata. Опубликованная в журнале Horticulture Research, их работа не только подробно описывает генетическую схему растения, но и прослеживает его эволюционный путь и сложный синтез алкалоидов, предлагая новое понимание лечебных свойств этого уникального растения, сообщает в релизе Китайская академия наук.
Хауттюйния широко распространена в провинциях Хубэй, Хунань, Гуйчжоу и Сычуань в Китае. В этом исследовании ученые собрали растения из города Лянхэ в Данъяне (провинция Хубэй), который считается родиной H. cordata в Китае.
В этом исследовании команда успешно построила первый референсный геном хромосомного масштаба декаплоидной Houttuynia cordata, открыв геномную сокровищницу. Сборка генома составила 2,63 ГБ, с 1348 контигами и контигом N50 размером 21,94 МБ, дополнительно сгруппированными и упорядоченными в 88 псевдохромосом на основе анализа Hi-C. Это достижение особенно значимо, учитывая проблемы, связанные с полиплоидными сборками генома.
Анализ выявил два крупных события дупликации всего генома (WGD) в истории растения - примерно 17 миллионов и 3,3 миллиона лет назад. Считается, что эти дупликации способствовали адаптивности растения и богатству его лекарственных соединений.
Кроме того, секвенирование транскриптома, проведенное группой в различных тканях, выявило расширение ключевых семейств генов, участвующих в биосинтезе изохинолиновых и индольных алкалоидов - соединений, известных своими фармакологическими свойствами. Это генетическое понимание биосинтетических путей H. cordata дает ценную основу для будущих исследований, направленных на повышение медицинской эффективности растения.
«Наше исследование представляет собой важную веху в понимании генетической сложности Houttuynia cordata. Оно не только раскрывает эволюционную историю растения, но и открывает новые возможности для целенаправленного улучшения его лекарственных соединений. Сборка генома - бесценный ресурс для будущих стратегий селекции и генетического улучшения этого драгоценного вида», подчеркнули ученые.
Они добавили, что значение этого исследования выходит далеко за рамки ботанических исследований. Полученные данные о геноме будут критически важным ресурсом для разработки новых фармацевтических препаратов. Улучшая фармакологические свойства H. cordata, это исследование может улучшить использование растения при лечении респираторных заболеваний, инфекций и других недугов. Более того, оно прокладывает путь для подходов генной инженерии, направленных на повышение концентрации биологически активных соединений в растении, тем самым усиливая его актуальность в современной медицине.
Источник: Chinese Academy of Sciences.
На изображении - характеристика декаплоидного генома H. cordata. а Фотография, показывающая морфологию H. cordata. b Тепловая карта взаимодействия Hi-C для генома H. cordata. c Тепловая карта взаимодействия Hi-C в пределах хромосомы 1. d Оценки BUSCO во всех геномах и геномах sub1–sub5. e Глубина картирования HiFi 88 псевдохромосом. Источник: Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae203
