绿绒蒿属(Meconopsis)为罂粟科第二大属,因其花色艳丽且丰富多样而被誉为“喜马拉雅罂粟”。作为传统藏药,其体内富含黄酮类、生物碱等生物活性成分,具有重要药用开发潜力。全缘叶绿绒蒿(Meconopsis integrifolia)作为该属代表性物种,分布于青藏高原及周边高海拔区域,以挺拔株型与亮黄色花朵被称为“高原美人”,但因花朵散发特殊难闻气味,民间又称“臭牡丹”。目前其花色和气味形成的调控机制仍不清晰。
2026年第3期,Horticulture Research 在线发表了青海大学段瑞君团队题为Adaptive genome evolution and metabolic rewiring in the highland poppy Meconopsis integrifolia 的研究论文,完成了全缘叶绿绒蒿染色体级基因组组装,结合转录组、代谢组技术揭示其关键适应性性状的分子机制,填补了绿绒蒿属基因组研究的空白,为高山植物进化研究提供了全新视角。
该研究完成了全缘叶绿绒蒿首个染色体水平基因组组装,基因组大小为7.28 Gb,共锚定至38条染色体,预测出83495个蛋白质编码基因和14023个非编码RNA。其基因组重复序列占比高达90.97%,以LTR反转录转座子为主,使其基因组大小和重复序列占比远高于罂粟科其他物种及已报道的其他高山植物。比较基因组分析显示,全缘叶绿绒蒿与罂粟科其他类群在约34 Mya分化后,发生了广泛的染色体重排,且在6.2 Mya发生过一次全基因组复制事件。
在此基础上,对全缘叶绿绒蒿花瓣进行挥发性代谢组分析,发现酯类、萜类等是含量最高的类别。而且花朵难闻气味多与腐臭味相关气味相关,推测这是全缘叶绿绒蒿在高原传粉者匮乏环境中吸引传粉者的适应性策略。结合转录组发现,查尔酮-黄酮醇相关基因高表达造就了其艳丽黄色花瓣。此外,研究还发现全缘叶绿绒蒿中苄基异喹啉生物碱(BIAs)合成上游基因高度保守且有转录活性,但下游基因低表达或不表达,导致其不具备吗啡与那可丁合成能力。
综上,该研究首次构建全缘叶绿绒蒿染色体级基因组,整合多组学手段揭示其独特气味的挥发性化合物、黄色花瓣色素形成,以及虽与罂粟属亲缘关系密切,却无法合成吗啡和那可丁的代谢特征,为解析绿绒蒿属及高海拔植物的适应性进化研究、药用价值挖掘奠定了重要基础。
青海大学生态环境工程学院硕士研究生央金拉姆和西北大学生命科学学院袁毅博士为论文的共同第一作者,青海大学生态环境工程学院段瑞君教授和西北大学生命科学学院贾贤卿教授为论文的共同通讯作者。该研究获得了青海省中央引导地方科技发展资金计划自由探索类基础研究项目(2023ZY003)和2023年度青海省“昆仑英才·高端创新创业人才”计划项目的资助。

图1 全缘叶绿绒蒿基因组组装注释、花瓣代谢物分析以及吗啡和那可丁生物合成的进化研究