中国医学科学院Nature子刊揭秘灵芝基因密码

来自中国医学科学院药用植物研究所、美国田纳西州大学健康科学中心和威斯康星大学麦迪逊分校等机构的研究人员联合完成了灵芝（Ganoderma lucidum）的基因组框架图，发布在国际著名杂志《自然通讯》（Nature Communications）上。这一研究为揭示中药活性成分生物合成的分子机制，加速优质、高产灵芝优良品种的选育奠定了坚实的基础。

文章的通讯作者是中国医学科学院药用植物研究所的陈士林研究员和孙超博士。陈士林研究员现任中国医学科学院药用植物研究所所长、世界卫生组织传统医学合作中心主任，是教育部长江学者创新团队负责人。发表论文200余篇，曾获得国家科技进步二等奖2项。孙超博士近年来针对药用植物丹参、金钱草、银杏等开展了广泛的序列分析与鉴别研究，取得了一系列重要的成果。

灵芝，是中医药宝库中的珍品，有“仙草”的美誉，它也是全球众所周知的一种药用大型真菌。因其药理活性得到广泛认可，被收录于《美国草药药典和治疗纲要》中。现代药理研究表明灵芝具有多种治疗活性，包括抗癌、抗高血压、抗病毒和免疫调节活性。灵芝生成了大量的生物活性化合物，迄今为止有超过400种不同的化合物被鉴别出来，使得这一真菌成为了生产生物用途化合物的细胞“工厂”。 三萜类化合物和多糖是灵芝主要的两类药理活性化合物。除了生成这些生物活性化合物，灵芝还像其他的白腐担子菌一样，能够分泌有效分解纤维素和木质素的酶。这样的酶活性还在生物质利用、纤维漂白和有机污染物降解等方面具有应用价值。

在这篇文章中，研究人员利用新一代测序和光学绘制（optical mapping ）方法对单倍体核细胞的灵芝菌株260125-1进行了全基因组测序和组装，获得了灵芝的全基因组图谱，组装得到的基因组大小约43.3Mb，预期编码了16,113个基因。序列分析揭示了一连串令人印象深刻的基因，这些基因编码了细胞色素P450s (CYPs)、转运蛋白和调节蛋白等协同参与次级代谢的蛋白质。该基因组还编码了在所有测序担子菌中最丰富的一套木材降解相关酶（wood degradation enzyme）。总共鉴别出了24个CYP基因簇。此外，发现了78个与羊毛固醇合酶共表达的CYP基因，16个CYP显示与可特异羟化睾酮（testosterone）的真菌CYPs具有高度相似性，表明它们可能在三萜系化合物生物合成中发挥了作用。

这些基因组信息有助于阐明这一药用真菌中各种次级代谢物合成的分子机制。基因组序列使得有可能实现灵芝作为药理活性化合物和工业酶资源的全部潜在用途。