Расшифрован геном шалфея: эволюция дитерпеноидов с медицинским потенциалом

Salvia officinalis (шалфей лекарственный) и Salvia miltiorrhiza (китайский шалфей, или Даньшэнь) — лекарственные растения семейства Яснотковые (Lamiaceae), исторически культивируемые в Европе и Восточной Азии соответственно.

Международная команда исследователей из Китая (CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Шанхайский ботанический сад Чэньшань, Университет Фудань) и Великобритании (John Innes Center) представила высококачественный геном шалфея, раскрывающий эволюционные особенности биосинтеза дитерпеноидов у растений рода Salvia. Исследование опубликовано в Cell Reports.

S. officinalis, родом из Средиземноморья, производит дитерпеноиды как в корнях, так и в побегах (листьях). В отличие от него, восточноазиатский вид S. miltiorrhiza накапливает специфическую группу дитерпеноидных хинонов — таншиноны — только в корнях.

Сравнение геномов двух видов показало, что оба содержат генный кластер биосинтеза дитерпенов (BGC). У S. officinalis этот кластер включает два набора генов, ответственных за производство дитерпеноидов в корнях и побегах соответственно. У S. miltiorrhiza одна часть кластера сократилась, и путь биосинтеза дитерпенов в побегах был утрачен, что привело к ограничению производства этих метаболитов корнями.

Филогеномный анализ показал, что эволюционное расхождение линий шалфея произошло в раннем миоцене. В Средиземноморье и Европе многие виды Salvia — многолетние кустарники, тогда как в Восточной Азии большинство видов — травянистые многолетники, переживающие холодную и влажную зиму благодаря запасающим корням.

Различия в составе генного кластера и структуре соединений дают геномное представление о микроэволюции, связанной с характером роста и паттернами производства специализированных метаболитов у растений. Эти данные ценны для молекулярной селекции и культивирования лекарственных растений.