Genomul ginsengului dezvăluie secretele beneficiilor sale medicinale

Ginsengul, cunoscut sub denumirea științifică de Panax ginseng, este o plantă medicinală de mare importanță, cultivată în nord-estul Asiei. Acesta are o istorie îndelungată în medicina tradițională, utilizându-se pentru efectele sale de îmbunătățire fizică și imunologică. Deși cultivarea ginsengului a început acum aproximativ 500 de ani, îmbunătățirea genetică a acestei plante rămâne la un nivel preliminar, din cauza ciclului său lung de creștere și a naturii sale poliploide.
Principalul obiectiv al studiului publicat în jurnalul Horticulture Research a fost asamblarea unui genom de referință telomer-la-telomer pentru ginseng, pentru a facilita cercetările privind evoluția ginsengului, genele sale funcționale și procesele de îmbunătățire genetică.

Genomul a fost asamblat folosind date obținute din multiple platforme de secvențiere, inclusiv citiri lungi HiFi și tehnologii de la Oxford Nanopore. A fost folosită tehnologia ultra-long read sequencing, pentru a completa regiunile genomice anterior necunoscute, și diferite instrumente de asamblare de înaltă calitate.

Rezultate

• Asamblarea genomului: Genomul final asamblat are un conținut de 3,45 Gb și un conținut GC de 34,71%, cu o completitudine BUSCO de 99,3%. Genomul include 24 de contiguri, cu un contig N50 de 147,37 Mb.
• Evoluția și filogenia ginsengului: Ginsengul este o plantă alotetraploidă, având două subgenomuri distincte. Analizele filogenomice au plasat ginsengul în relație strânsă cu Panax japonicus, divergența estimată fiind de aproximativ 6,74 milioane de ani în urmă.
• Analiza duplicării genelor: Genele duplicate sunt vitale pentru biosinteza ginsenosidelor, produse metabolice importante ale ginsengului. Studiul a identificat moduri specifice de duplicare care contribuie la evoluția metabolică a plantei.
• Biosinteza ginsenosidelor: Ginsenosidele sunt sintetizate prin trei etape principale, începând cu acetyl-CoA și trecând prin mai multe transformări catalizate de enzime, cum ar fi oxidosqualene cyclases și cytochrome P450 monooxygenases. Peste o sută de ginsenoside au fost identificate, însă căile lor sintetice detaliate rămân în mare parte neelucidate.
• Diversitatea genetică și funcționalitatea subgenomurilor: Subgenomurile ginsengului prezintă diferențe semnificative în ceea ce privește mărimea, numărul de gene și exprimarea acestora, indicând o selecție purificatoare și o exprimare genică părtinitoare între subgenomuri.

Concluzii

Studiul asamblării genomului de referință telomer-la-telomer al ginsengului oferă o bază robustă pentru cercetările viitoare privind evoluția acestei plante, îmbunătățirea caracteristicilor sale medicinale și îmbunătățirea genetică. Descoperirile sugerează că duplicările de gene joacă un rol crucial în diversificarea și adaptarea ginsengului, deschizând noi căi pentru exploatarea potențialului său terapeutic.

sursa: News Medical