薄荷科草本植物，包括鼠尾草、迷迭香、羅勒，甚至像柚子這樣的木本植物，一直以來都為我們的嗅覺和味覺提供刺激。密歇根州立大學的研究人員發現，這些植物的進化通過其化學的演變使其專門的自然特徵多樣化，為未來在醫藥和殺蟲劑生產等領域的應用提供了可能性。

薄荷科，也被稱為Lamiaceae，是一個多樣化的草藥組，被廣泛用於烹飪、藥用和觀賞目的。該科由7000多個物種組成，包括羅勒、迷迭香、百里香、薄荷和鼠尾草等流行草藥。

自然科學學院副教授兼醫學博士James K. Billman Jr.捐贈教授Björn Hamberger說：”人們很容易認識到薄荷家族成員的專門代謝物。代謝物是植物保護自己的一種有效方式。”

自2016年以來，Hamberger一直在研究植物中被稱為萜類的特殊代謝物，它們在保護植物不受捕食者和病原體侵害方面至關重要，也是綠色和可持續農業化學品、抗氧化劑、化妝品和香料的常見成分。

Hamberger與Robin Buell合作，Robin Buell曾是MSU的基因組學研究員，現在在喬治亞大學工作，他對幾種薄荷植物基因組進行了測序。與Buell團隊的合作使Hamberger的研究生Abigail Bryson和Emily Lanier發現了薄荷家族的幾個基因組是如何演變的，以及這些化學成分是如何在過去6000萬到7000萬年中出現的。

在幾百萬年裡，植物已經適應並進化了它們茁壯成長的特定壁龕，這意味著這些化學成分是多樣化的，並且顯然已經適應了它們的環境。因此，我們試圖識別和發現植物製造的這些特殊代謝物的途徑。

採取跨學科的方法，Bryson確定了萜類生物合成的基因組組織，分析了化學途徑。研究人員在薄荷家族的基因組中發現了一些非常不尋常的東西。它包含一個大型的生物合成基因簇。生物合成基因群是一組在基因組中位於一起的基因，它們參與了相同的代謝途徑。這些基因就像項鍊上的各個珍珠–獨立而又相連。此外，布賴森和拉尼爾在薄荷家族的其他六個物種中發現了這種BGC的變體。

“我們正在學習，基因在基因組中的物理位置是很重要的，”Bryson說。”它可以推動植物中專門的代謝途徑的進化，帶來有趣的天然植物化合物的巨大多樣性。”

BGC在細菌世界中是眾所周知的，但它們在植物中的作用還沒有被完全理解。薄荷科植物的BGC簇包含編碼兩種不同萜類途徑的基因。研究小組發現這些萜類化合物在植物的不同部位積累，如葉子和根部，並可能在適應中發揮不同的作用。

Lanier說：”他們基於同一個基礎分子，但每個物種都在製造自己的版本，並以不同的方式對其進行修改，以適應它們的生存需要。”就像每個人都有一份食譜，並根據他們的要求和喜好進行改變。

以前的研究催生了薄荷植物的獨特醫療用途。例如，印度毛喉鞘蕊花可作為青光眼的天然治療方法，德克薩斯鼠尾草是一種天然的抗菌劑，對結核病有效。團隊發現的新的分子適應性為薄荷家族的天然植物產品的未來應用打開了大門。