创建大麻的物理和遗传图谱

该大麻植物通常用于多种世界各地的医药，农业，工业和娱乐目的。尽管其广泛使用，但仍然很少有遗传信息提供其药用，化学和/或精神活性特性的支持性证据。

为此，美国科学家最近开发了大麻的物理和遗传图谱，以便进一步研究该植物表现出的遗传和分子机制。该研究发表在Genome Research期刊上。

大麻的早期基因组装配研究

虽然大麻植物中的大麻素化合物的生物合成可以根据所使用的育种方法而有很大差异，但据信两种最丰富的大麻大麻素来自称为大麻二酚(CBGA)的单一常见来源。

然后分别通过CBGA与THCA合酶和CBDA合酶的反应引发四氢大麻酚酸(THCA)和大麻二酚酸(CBDA)的产生。

尽管早期研究已经确定这两种酶的表达在确定最终大麻素含量中起直接作用，但对于这些酶的表达增加或降低的机制仍然存在有限的理解。

为了解决这种不确定性，提出了两种不同的基因组装配理论。在一个理论中，CBDA合酶和THCA合酶都是互斥的等位基因。在第二种理论中，假设这两种酶密切相关。然而，特定的大麻品系将最终决定生物合成期间每种酶的活性水平。

2011年，一组研究人员试图对Finola(FN)大麻植物进行重新测序，以确定这两种理论的有效性;然而，由于高度分散，它们仍未成功。

绘制大麻基因组图谱

在2019年的基因组研究中，研究人员将太平洋生物科学(PacBio)长期阅读的单分子实时(SMRT)基因组DNA(gDNA)测序与母本药物类型紫金库什植物和雄性亲本FN大麻相结合。厂。由于PK和FN植物的遗传图谱相对一致，研究人员决定合并两个遗传图谱进行完整分析。

在该研究中产生的遗传图谱的特别独特之处在于鉴定了编码大麻酚酸(CBCA)合酶的基因。该发现基于以下事实：该基因的核苷酸模式与THCA合酶基因96%相同。对PK和FN植物的遗传图谱的分析证明了基因的存在和在染色体末端附近发生重组的特别强烈的趋势。总体而言，研究人员发现，PK和FN植物中的基因组织与玉米，大麦和小麦等谷物产品中的基因组织非常相似。值得注意的是，在非谷物产品中很少见到这种类型的遗传模式。

随后通过将CBGA底物添加到澄清的培养基中，然后通过高效液相色谱(HPLC)分析该反应的产物来确定该基因的酶活性。CBCA的高积累证实了研究人员事实上确定了CBCA合酶编码基因。

这项研究意味着什么?

编码CBCA合酶的基因的鉴定为各种未来的药理学研究提供了有希望的潜力。例如，CBC的镇痛特性是其阻断锚蛋白型受体潜在通道活性的能力的结果，所述通道在我们对疼痛的感知中起作用。CBC还与小鼠胃肠系统中的某些抗炎特性有关。

通过了解这种特定基因在产生CBCA合成酶中的作用，未来的育种技术可以针对在该基因中表现出更高量的菌株，以努力治疗特定疾病，例如肠易激综合征和克罗恩病，这两种疾病都会导致患者体验高肠道炎症和疼痛的程度。

致谢

本文讨论的工作得到了加拿大卫生研究院以及美国国立卫生研究院(NIH)国家过敏和传染病研究所的资助。

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