台灣原生「一條根」藥用豆類之基因體定序與相關基因分析

「一條根」泛指具有活血化瘀、舒筋活絡等藥理功效之豆科植物，臺灣常見的植物種類主要包括闊葉大豆（Glycine tomentella）、澎湖大豆（Glycine tabacina）、蔓草蟲豆（Atylosia scarbaeoides）及蔓性千斤拔（Flemingia prostrata）。根據主要產區及古籍記載，此四種植物俗稱為金門一條根、澎湖一條根、倒地一條根及傳統一條根。雖然「一條根」於臺灣具有高度經濟與藥用價值，目前相關科學研究卻相對不足，現階段除毒理試驗顯示闊葉大豆水萃物具安全性外，僅少數研究指出其具有抗氧化、抗發炎及抗過敏等生理活性。針對「一條根」植物之分子遺傳機制仍缺乏系統性研究，亦無可供深入分析之基因體資源。本計畫擬針對臺灣四種「一條根」豆科植物之基因體進行定序組裝，並透過比較基因體學方法，鑑定與藥性相關之關鍵基因，作為後續功能研究與育種應用之基礎。目前已完成闊葉大豆與蔓草蟲豆之全基因體定序，然因兩者基因體複雜度高於預期，闊葉大豆基因體完整度為26.6%，蔓草蟲豆達73.8%。為求推進研究進程，本計畫改以闊葉大豆（根、莖、葉）、澎湖大豆（根、莖、葉）及蔓草蟲豆（根）之RNA-seq資料，比對至大豆（Glycine max）基因體。結果顯示，闊葉大豆與澎湖大豆分別具有1233與1407個根系特有基因；蔓草蟲豆因僅可取得根部RNA-Seq結果，故鑑定出10247個根部表現基因。進一步交叉比對三者之根系特有基因後，發現僅有7個基因為三者與大豆共同具備之根系特有基因，其中Glyma.08G169100與Glyma.12G076600具高度潛力作為「一條根」藥效相關候選基因。Glyma.08G169100註釋為feruloyl-CoA ortho-hydroxylase（F6H1），可參與異黃酮類化合物scopoletin與scopolin之生合成；Glyma.12G076600則為UDP-glycosyltransferase，負責異黃酮類之醣基化反應，生成glycitin。綜合上述結果，本計畫所涉及物種之基因體複雜且龐大，然透過比較基因體及轉錄體分析，已在大豆根系中成功鑑定具潛在藥理功能之關鍵基因，為「一條根」藥效提供分子層級之學理依據，推進「地上採豆、地下採藥」之大豆育種策略與應用理念。