长久以来，与红豆杉亲缘相近的珍稀树种白豆杉能否产生抗癌药物紫杉醇，始终存在争议。这给紫杉醇合成途径起源与演化的研究带来了长期的困惑。

8月26日，中国农业科学院农业基因组研究所所（大鹏湾实验室）研究员闫建斌团队在《自然—通讯》在线发表研究论文。该研究破译了白豆杉染色体水平单倍型基因组，发现了紫杉烷生物合成“基因群岛”这一特殊的基因组织模式，为复杂植物代谢通路基因的基因组组织模式提供了新范例。

白豆杉。中国农科院供图

白豆杉是红豆杉科白豆杉属唯一现存物种，为我国特有的珍稀裸子植物，与红豆杉亲缘关系密切。紫杉醇是红豆杉最具代表性的天然产物之一，也是重要的抗肿瘤药物成分。由于白豆杉与红豆杉亲缘相近，白豆杉是否保留了与紫杉醇生物合成相关的遗传基础、是否具有合成紫杉醇的能力，一直备受关注。

研究发现，白豆杉中紫杉烷合成相关基因并不集中一处，大多数相关基因分布在同一条染色体上。不同于常见的“基因簇”组织模式，紫杉烷合成通路的基因像岛屿般散落在广阔的染色体区域。虽然这些基因在染色体上的位置并不紧邻，但大量相关基因仍保持协调表达，表明这种群岛式组织能够在物理分散的情况下维持功能上的协同，形成了一种高度关联的高阶基因组织模式。研究人员将这种特殊的基因组织模式命名为“基因群岛”模式。

紫杉烷生物合成基因群岛。中国农科院供图

与红豆杉相比，白豆杉中通路上游和中游的多个关键酶仍保持较好的催化能力，而到了通路后期，部分关键酶的催化效率明显下降，多个通路后期酶在实验体系中未检测到相应产物，说明其紫杉醇合成末端通路功能发生了明显退化。代谢物检测也显示，紫杉醇仅在极少数样品中以痕量水平检出，而紫杉宁J等其他紫杉烷类化合物则明显积累，表明其代谢产物更多流向了其他紫杉烷分支。

该研究为理解紫杉醇代谢途径的基因组织模式和演化退化等提供了新的科学框架，也为白豆杉物种保护、紫杉宁J等高价值紫杉烷类化合物的定向代谢工程改良提供了重要支撑。

研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程、新基石科学基金会科学探索奖等项目的支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-77115-w