Un chromosome

Jun 22, 2023

Biologie des communications volume 6, Numéro d'article : 867 (2023) Citer cet article

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La rhubarbe est le nom collectif de diverses plantes vivaces du genre Rheum L. et de la famille des Polygonacées. C’est l’une des herbes les plus anciennes, les plus couramment utilisées et les plus importantes de la médecine traditionnelle chinoise. La rhubarbe est une source majeure d’anthraquinones, mais la manière dont elles sont synthétisées reste largement inconnue. Ici, nous générons un assemblage de séquences génomiques d’une importante rhubarbe médicinale R. tanguticum au niveau des chromosomes, avec 2,76 Gb assemblés en 11 chromosomes. Le génome est façonné par deux événements récents de duplication du génome entier et par de récentes explosions de rétrotransposons. Les analyses métaboliques montrent que les principales anthraquinones sont principalement synthétisées dans ses racines. L'analyse transcriptomique révèle un module de co-expression avec une forte corrélation avec la biosynthèse de l'anthraquinone qui comprend des gènes clés de la chalcone synthase. Un gène CHS, quatre CYP450 et deux BGL impliqués dans le métabolisme secondaire présentent des niveaux d'expression significativement régulés positivement dans les racines par rapport à d'autres tissus et regroupés dans le module de co-expression, ce qui implique qu'ils peuvent également agir comme gènes candidats pour la biosynthèse de l'anthraquinone. Cette étude fournit des informations précieuses sur les bases génétiques de la biosynthèse de l'anthraquinone qui faciliteront l'amélioration des pratiques de sélection et des propriétés agronomiques de la rhubarbe à l'avenir.

La rhubarbe est une herbe ancienne et importante avec des racines épaisses, des tiges creuses et dressées et de petites fleurs blanc-vert ou rouge-violet regroupées le long de ses branches1. Le nom Rhubarbe englobe environ 60 espèces de plantes du genre Rheum L. de la famille des Polygonacées2. La rhubarbe est principalement utilisée à des fins médicinales en Asie, bien que plusieurs rhubarbes comestibles soient utilisées en Europe et au Moyen-Orient. La tige de R. rhabarbarum est couramment utilisée pour préparer la tarte à la rhubarbe, un dessert traditionnel aux États-Unis et également populaire au Moyen-Orient et au Canada. De plus, les racines et le rhizome de R. tanguticum Maxim. et deux autres espèces (R. officinale Baill. et R. palmatum L.) ont été officiellement adoptées dans la Pharmacopée chinoise et la Pharmacopée coréenne sous le nom commun de médicament « Da huang » en raison de son activité laxative3. Parmi les trois rhubarbes médicinales, R. tanguticum Maxim. (Fig. 1a) possède une excellente tolérance aux environnements alpins. A l'état sauvage, R. tangisticum Maxim. est réparti principalement sur le plateau Qinghai-Tibet et jouxte les lisières de forêts (vallées ou prairies arbustives), avec des altitudes allant de 2 300 à 4 200 m4. Il s’agit d’une plante médicinale importante dans le nord-ouest de la Chine (Gansu, Qinghai et Tibet) qui profite aux économies locales.

un Habitat de R. tangisticum. b Aperçu du génome de R. tangisticum. Différentes pistes (se déplaçant vers l'intérieur) désignent les chromosomes (I) ; (II) densité d'éléments Gypsy dans des fenêtres coulissantes de 500 Ko (minimum-maximum, 0-1,0) ; (III) densité des éléments Copia dans des fenêtres coulissantes de 500 Ko (minimum-maximum, 0-1,0) ; (IV) Contenu GC dans des fenêtres coulissantes de 500 Ko (minimum-maximum, 0-0,5) ; (V) densité de répétition dans des fenêtres coulissantes de 500 Ko (minimum-maximum, 0-1,0) ; (VI) densité génétique dans des fenêtres coulissantes de 500 Ko (minimum-maximum, 0-50) ; (VII) densité d'ARN non codant dans des fenêtres glissantes de 500 Ko (minimum-maximum, 0-30) ; (VIII) a identifié des blocs synténiques.

Les études modernes sur la rhubarbe ont identifié ses constituants chimiques5,6, ses activités pharmacologiques7,8 et ses mécanismes fonctionnels2,9 de manière plus scientifique et rigoureuse. Des recherches approfondies en photochimie ont conduit à l'isolement et à l'identification de plus de 120 composés issus des racines et des feuilles de rhubarbe, qui fournissent des preuves chimiques de ses effets pharmacologiques10. Les principaux composés biologiquement actifs de la rhubarbe sont une variété de composés phénoliques, notamment les anthraquinones, les anthrones, les stilbènes, les flavonoïdes, les dianthrones, les tanins, les polyphénols et les chromones2,11. Si la rhubarbe est une source majeure d’anthraquinones, les effets pharmacologiques les plus abondants de la rhubarbe résultent de l’action conjointe de plusieurs anthraquinones2. Les anthraquinones sont les composants actifs de nombreuses plantes médicinales traditionnelles connues depuis longtemps pour leurs effets laxatifs2,12. Par exemple, dans un essai clinique randomisé, en double aveugle et contrôlé par placebo mené par Neyrinck et al.13, ils ont rapporté qu'une supplémentation en extrait brut riche en anthraquinone favorise les bactéries productrices de butyrate et d'acide gras à chaîne courte, qui est un laxatif efficace. pour le traitement de la constipation chronique. Ils ont également démontré qu’une supplémentation orale quotidienne en extrait de rhubarbe pendant 30 jours était sans danger, même à des doses plus élevées (25 mg par jour, calculés en rhéine). Un autre essai clinique randomisé, en double aveugle et contrôlé par placebo, a révélé que les gélules d'anthraquinones étaient utilisées comme un médicament sûr et efficace et ont montré des effets évidents sur la jaunisse chez 80 patients atteints d'ictérohépatite14. De plus, les dérivés anthraquinoniques de la rhubarbe : l'émodine15, l'aloe-émodine16, la rhéine17, le physcion18 et le chrysophanol19 sont des composants biologiquement actifs majeurs qui ont démontré de manière convaincante leurs capacités à présenter des activités hépatoprotectrices, néphroprotectrices, anti-inflammatoires, antioxydantes, anticancéreuses et antimicrobiennes, ce qui étayer la justification de plusieurs de ses utilisations médicinales potentielles. Cependant, des recherches plus approfondies sont nécessaires sur ses mécanismes, sa biodisponibilité et sa sécurité. En outre, l’utilisation clinique et commerciale actuelle des anthraquinones a également créé une demande urgente pour leur biosynthèse, au lieu de leur extraction naturelle par les plantes.