薰衣草(Lavandula angustifolia)是全球重要的芳香植物之一，其精油主要由單萜、倍半萜及其衍生物組成，具有殺菌、抗炎、抗氧化等多種功效，並在治療高血壓、帕金森綜合症、老年痴呆症和癌症等方面展現出潛在的藥用價值。薰衣草豐富多樣的萜類化合物還在吸引傳粉者、驅避植食性昆蟲等方面具有重要作用，是研究萜類與昆蟲互作的模式植物之一。

近日，Horticulture Research線上發表了中國科學院植物研究所（簡稱中科院植物所）石雷團隊題為The chromosome-based lavender genome provides new insights into Lamiaceae evolution and terpenoid biosynthesis的研究論文。

該研究以中科院植物所自主選育的國審良種—‘京薰2號’薰衣草為試驗材料，首次採用PacBio RSⅡ、Illumina測序和Hi-C技術相結合的方法，將約894.5Mb的基因組序列掛載到了27條染色體上(圖1)。該基因組註釋得到了65,905個蛋白質編碼基因，重複序列佔整個基因組的58.28%，為薰衣草基因挖掘和分子育種提供了精準的基因資訊。

圖1 ‘京薰2號’薰衣草及基因組概況

系統發育分析表明薰衣草在發生真雙子葉植物共有的γ三倍化事件之後，還經歷了近期兩次全基因組複製事件，分別發生在2960萬年前和686萬年前，分別接近於始新世–漸新世邊界和中新世–上新世過渡時期，為薰衣草的生存及分化提供了豐富的原材料。

透過與唇形科植物黃芩、一串紅、柚木和丹參等的比較基因組學分析，發現薰衣草譜系特異的全基因組複製和串聯複製對薰衣草中的萜類合成基因擴張具有顯著影響，為薰衣草多種多樣的萜類骨架以及多層次的修飾提供了豐富的基因材料(圖2)。

透過整合基因組、轉錄組和代謝組學資料，該研究構建了“基因-萜類”調控網路，鑑定了TPS-TPS、TPS-CYP450、TPS-BAHD等多種與芳樟醇、乙酸芳樟酯、樟腦和1，8-桉葉油素等成分變化高度相關的基因簇，推測其在薰衣草與昆蟲相互作用中發揮著重要功能。

圖2 薰衣草進化地位及萜類合成通路

該論文由中科院植物所與北京諾禾致源科技股份有限公司合作完成，李靖銳特別研究助理和王一鳴工程師為並列第一作者，石雷研究員、李慧工程師和李奎工程師為共同通訊作者。該研究得到了中國科學院A類戰略性先導科技專項“美麗中國”專案和國家自然科學基金青年基金的資助。

團隊簡介

中國科學院植物研究所石雷研究團隊長期從事芳香植物資源收集、品種選育、功能挖掘與產業化開發，培育薰衣草等優良品種15個，在新疆伊犁推廣種植10萬畝，推動芳香植物三產融合模式在美麗中國建設和鄉村振興中的產業化發展。

石雷研究員

文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-021-00490-6

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2019年中科院期刊分割槽（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。