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Crocus genome reveals the evolutionary origin of crocin biosynthesis
Acta Pharmaceutica Sinica B ( IF 14.7 ) Pub Date : 2023-12-27 , DOI: 10.1016/j.apsb.2023.12.013 Zhichao Xu 1, 2, 3 , Shanshan Chen 3, 4 , Yalin Wang 3 , Ya Tian 3 , Xiaotong Wang 3, 4 , Tianyi Xin 1, 2 , Zishan Li 3 , Xin Hua 3 , Shengnan Tan 5 , Wei Sun 4 , Xiangdong Pu 6 , Hui Yao 1, 2 , Ranran Gao 4 , Jingyuan Song 1, 2
Acta Pharmaceutica Sinica B ( IF 14.7 ) Pub Date : 2023-12-27 , DOI: 10.1016/j.apsb.2023.12.013 Zhichao Xu 1, 2, 3 , Shanshan Chen 3, 4 , Yalin Wang 3 , Ya Tian 3 , Xiaotong Wang 3, 4 , Tianyi Xin 1, 2 , Zishan Li 3 , Xin Hua 3 , Shengnan Tan 5 , Wei Sun 4 , Xiangdong Pu 6 , Hui Yao 1, 2 , Ranran Gao 4 , Jingyuan Song 1, 2
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(saffron) is a globally autumn-flowering plant, and its stigmas are the most expensive spice and valuable herb medicine. specialized metabolites, crocins, are biosynthesized in distant species, (eudicot) and (monocot), and the evolution of crocin biosynthesis remains poorly understood. With the chromosome-level genome assembly, we revealed that two rounds of lineage-specific whole genome triplication occurred, contributing important roles in the production of carotenoids and apocarotenoids. According to the kingdom-wide identification, phylogenetic analysis, and functional assays of carotenoid cleavage dioxygenases (CCDs), we deduced that the duplication, site positive selection, and neofunctionalization of -specific CCD2 from CCD1 members are responsible for the crocin biosynthesis. In addition, site mutation of CsCCD2 revealed the key amino acids, including I143, L146, R161, E181, T259, and S292 related to the catalytic activity of zeaxanthin cleavage. Our study provides important insights into the origin and evolution of plant specialized metabolites, which are derived by duplication events of biosynthetic genes.
中文翻译：
番红花基因组揭示了藏红花素生物合成的进化起源
（藏红花）是一种全球秋季开花的植物，它的柱头是最昂贵的香料和有价值的草药。特化代谢物藏红花素在远距离物种 （双子叶植物） 和 （单子叶植物） 中生物合成，藏红花素生物合成的进化仍然知之甚少。通过染色体水平的基因组组装，我们揭示了发生了两轮谱系特异性全基因组三重复，在类胡萝卜素和类胡萝卜素的产生中发挥了重要作用。根据类胡萝卜素裂解双加氧酶 （CCD） 的全王国鉴定、系统发育分析和功能测定，我们推断来自 CCD1 成员的特异性 CCD2 的复制、位点阳性选择和新功能化是藏红花素生物合成的原因。此外，CsCCD2 的位点突变揭示了与玉米黄质切割催化活性相关的关键氨基酸，包括 I143、L146、R161、E181、T259 和 S292。我们的研究为植物特化代谢物的起源和进化提供了重要的见解，这些代谢物是由生物合成基因的复制事件衍生的。
更新日期：2023-12-27
中文翻译：
番红花基因组揭示了藏红花素生物合成的进化起源
（藏红花）是一种全球秋季开花的植物，它的柱头是最昂贵的香料和有价值的草药。特化代谢物藏红花素在远距离物种 （双子叶植物） 和 （单子叶植物） 中生物合成，藏红花素生物合成的进化仍然知之甚少。通过染色体水平的基因组组装，我们揭示了发生了两轮谱系特异性全基因组三重复，在类胡萝卜素和类胡萝卜素的产生中发挥了重要作用。根据类胡萝卜素裂解双加氧酶 （CCD） 的全王国鉴定、系统发育分析和功能测定，我们推断来自 CCD1 成员的特异性 CCD2 的复制、位点阳性选择和新功能化是藏红花素生物合成的原因。此外，CsCCD2 的位点突变揭示了与玉米黄质切割催化活性相关的关键氨基酸，包括 I143、L146、R161、E181、T259 和 S292。我们的研究为植物特化代谢物的起源和进化提供了重要的见解，这些代谢物是由生物合成基因的复制事件衍生的。
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