Eine genomische Reise durch Anpassung und Stoffwechsel

Der Anbau hochwertiger Heilpflanzen wie Atractylodes lancea ist mit komplexen genetischen Prozessen verbunden, die von Umweltfaktoren beeinflusst werden. Trotz der weit verbreiteten Verwendung in der traditionellen Medizin sind die genetische Basis und die metabolomische Vielfalt von A. lancea noch weitgehend unerforscht.

Da die Pflanze in unterschiedlichen Umgebungen wächst, begegnet sie Herausforderungen wie Dürre und Nährstoffmangel, was zu einer genetischen Differenzierung führt, die ihre medizinischen Eigenschaften beeinflusst. Das Verständnis dieser genetischen Mechanismen ist entscheidend, um die Qualität und Anpassungsfähigkeit von A. lancea an sich ändernde Umweltbedingungen zu verbessern.

Forscher des Staatlichen Schlüssellabors für Qualitätssicherung und nachhaltige Nutzung von Dao-di-Kräutern der Chinesischen Akademie der Chinesischen Medizinwissenschaften haben veröffentlicht eine Studie in GartenbauforschungEntschlüsselung der genetischen und metabolomischen Grundlagen der Populationsevolution und lokalen Anpassung bei Atractylodes lancea.

Durch die Zusammenstellung eines hochwertigen Genoms und die Untersuchung von Populationssequenzierungsdaten identifizierte das Team entscheidende genetische Variationen, die das Metabolom der Pflanze in verschiedenen Regionen beeinflussen. Diese Erkenntnisse werfen Licht auf die genetische Regulierung der medizinischen Eigenschaften von A. lancea.

Die Studie stellte ein hochwertiges Genom von Atractylodes lancea im Chromosomenmaßstab zusammen und ergab eine Genomgröße von etwa 4.009 Mb mit einem Contig N50 von 1,18 Mb. Die Populationsresequenzierung von 251 Proben aus 22 Standorten ergab erhebliche genetische Unterschiede zwischen drei Hauptgruppen: Maoshan-Dabie-Gebirge (MA), Nord-Yanshan-Gebirge (NA) und Qinling-Taihang-Gebirge (SA).

Jede Gruppe wies unterschiedliche metabolomische Profile auf, insbesondere bei wichtigen medizinischen Verbindungen wie β-Eudesmol, Hinesol und Atractylodin. Eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS) identifizierte Gene wie AlZFP706 und AlAAHY1, die mit der Ansammlung dieser bioaktiven Verbindungen in Zusammenhang stehen.

Die Studie zeigt, wie natürliche Selektion, einschließlich Umweltbelastungen wie Dürre und Kaliummangel, die genetische und metabolische Vielfalt von A. lancea beeinflusst und seine lokale Anpassung fördert. Dieser umfassende Datensatz bietet wertvolle Ressourcen für die genetische Verbesserung von A. lancea und seine medizinischen Anwendungen.

„Die Entschlüsselung der genetischen Grundlagen der lokalen Anpassung bei Heilpflanzen wie Atractylodes lancea ist von entscheidender Bedeutung für die Verbesserung ihrer Qualität und Nachhaltigkeit“, sagte Dr. Sheng Wang, der Hauptautor der Studie.

„Unsere Forschung bietet einen detaillierten Einblick in die Auswirkungen natürlicher Variationen auf die genetische und metabolische Landschaft von A. lancea und gewährt Einblicke in die evolutionären Mechanismen hinter seinen medizinischen Eigenschaften. Dieses Wissen erweitert nicht nur unser Verständnis der Pflanzenanpassung, sondern unterstützt auch die Entwicklung besserer Anbaustrategien, um die therapeutische Qualität des Krauts aufrechtzuerhalten.“

Die Ergebnisse der Studie haben erhebliche Auswirkungen auf den Anbau und die Qualitätskontrolle von Atractylodes lancea. Die Identifizierung wichtiger genetischer Marker, die mit medizinischen Eigenschaften in Zusammenhang stehen, ermöglicht gezielte Züchtungsstrategien zur Verbesserung wünschenswerter Eigenschaften und stellt so die Wirksamkeit des Krauts als traditionelles Heilmittel sicher.

Darüber hinaus kann das Verständnis der genetischen und metabolischen Anpassungen von A. lancea dazu beitragen, seinen geografischen Ursprung zu verifizieren und so die Echtheit von Arzneimitteln zu gewährleisten. Diese Forschung ebnet den Weg für die genetische Verbesserung und nachhaltige Nutzung traditioneller Heilpflanzen.