罂粟常被称之为“恶之花”，外表虽明艳动人，却能滋生瘾患，但是罂粟又极具药用价值。因此，如何破译罂粟基因组密码，使其发挥最大的有利价值是当今科学界亟待解决的世界难题。
成果发表于《科学》杂志，首次公布鸦片罂粟的高质量全基因组序列
前不久，西安交通大学叶凯青年科学家工作室团队的学术论文“The opium poppy genome and morphinan production”，发表在最新一期的《Science》杂志，在国际上首次公布鸦片罂粟的高质量全基因组序列，揭示其进化历史上主要加倍和重排事件，阐明吗啡类生物碱、合成基因簇的进化历史，为进一步开发鸦片罂粟药用价值和揭示罂粟科乃至早期双子叶植物进化历史奠定了重要基础。
随后，《科技日报》头版以《鸦片罂粟封存亿万年基因密码破译》为题，报道西安交通大学主导的国际合作研究成果。
这一研究成果的第一作者是叶凯青年科学家工作室郭立副教授与杨晓飞讲师，叶凯教授为共同通讯作者，西安交通大学为第一作者单位，该工作从接收到在线发表仅隔8天。
从新石器时代阿尔卑斯山脚下洞穴中就发现罂粟的使用痕迹，唐朝期间经由大食进贡传入中国。《本草求原》就曾这样记载罂粟的良效，“性同于粟壳，而止痢止痛行气之效尤胜”。事实上，从罂粟中提取的吗啡类生物碱是强有力的止疼剂，除具有止疼药效外，罂粟中的那可丁成分，还具有显著止咳以及抗癌的功效。遗憾的是，人们对罂粟药用价值并没有系统、全面的认识，因而不能将其物尽其用，实现更大的价值。
以英国罂粟为对象，探寻1.1亿年前的巨变
由于罂粟的基因组存在大量（约70%）的重复序列，且经历了多次大规模的结构变异，使得解析该基因组异常困难。
叶凯团队以英国本土罂粟植物为对象，利用多种前沿基因组测序技术、复杂数学模型、深度挖掘及分析方法成功破译罂粟基因组并揭示其进化历史，首次在国际上完成了罂粟全基因组测序及高质量组装分析。
研究显示，罂粟基因组在距今780万年发生了一次全基因组加倍事件，在距今至少1.1亿年发生基因组片段加倍事件。此外，首次发现罂粟合成止咳那可丁和镇痛吗啡类生物碱的15个基因在11号染色体上形成超级基因簇，该基因簇在根、茎部特异表达且共表达。
正是由于罂粟在进化过程中由于经历基因组加倍事件和多次基因片段扩增、丢失、融合和重排等，造成了两种代谢通路基因的聚集和共表达，形成了超级基因簇，从而能够协同高效合成新的次生代谢物，而罂粟中最具药效的吗啡类生物碱和那可丁成分均属于罂粟的次生代谢产物。
叶凯团队公布罂粟全基因组序列，破译罂粟中合成次生代谢产物的奥秘，不仅对开发分子植物育种工具，培育新品种大有裨益，更对工业生产中选择性提高具有不同药效的生物碱产量具有重大指导意义。“本项目的研究宗旨与定位即，让植物满足医疗所需，使物种造福于人类。”叶凯笃定道。
叶凯团队的罂粟基因组项目研究历时两年多，从2015年底开始筹划设计，2017年6月拿到所有数据，到2018年2月正式完稿，团队采集数据后仅用8个月的时间高效地完成了这项极具难度与挑战的研究分析过程。叶凯团队快速成功的秘诀在于充分利用国际化团队合作及学科间交叉融合的优势。
叶凯教授及其团队
叶凯教授本科、硕士毕业于武汉大学；2008年获得荷兰莱顿大学生物信息学博士学位。2016年初，在海外学习工作十二载的叶凯毅然选择回到祖国，扎根三秦，并入选西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”。同年4月，西安交通大学成立了首个以科学家命名的青年科学家工作室——叶凯青年科学家工作室。
叶凯教授长期从事生物信息学和基因组学领域研究工作，是首批接触第二代高通量测序技术和数据的研究人员，以主要成员的身份参与了千人基因组计划、美国肿瘤基因组路线图计划等国际重大科学工程，成果突出，已在Nature, Nature Medicine, Genome Research等国际著名学术期刊上发表论文52篇，引用次数约13000次。
而他的团队成员的学科背景也丰富多样，涵盖了多个学科领域，包括自动化、计算机科学、生物学、药学、数学等，缺一不可。正是由于团队成员和叶凯教授运用在各自领域多年积累的知识和经验，确保了罂粟项目从植物培育、测序、组装注释、数据分析到最终成果的每一环节的创新性和严谨性，选取最具代表性的高质量研究样本，能够在最短的时间内能够将各方优势发挥到极致。
在科学研究中的每一次进步，都对人类文明的演变有着巨大的推动作用。叶凯教授团队将继续砥砺前行，在学科交叉的广阔天地中，加强国际化交流合作，探索发现新知，不断织就报国为民的伟大梦想。
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