中科院昆明植物所破解黄芪三萜生物合成难题，实现烟草异源合成

中科院昆明植物所破解黄芪三萜生物合成难题，实现烟草异源合成

农户正进行黄芪分拣整理工作。李亚龙(甘肃分社)/中新社

记者12月16日从中国科学院昆明植物研究所获悉，该所植物化学与天然药物重点实验室天然药物化学前沿交叉团队负责人黄胜雄等人在天然药物黄芪三萜的生物合成方面取得了重要进展。相关成果日前发表在国际期刊《自然·植物》上。

研究背景

黄芪是被《神农本草经》列为上品的中药，其主要有效成分为黄芪三萜。黄芪三萜具有免疫激活、器官保护、抗癌和治疗糖尿病等多种功效。然而，由于黄芪三萜结构复杂且黄芪自然资源有限，传统的提取或合成方法成本高昂，限制了相关药物的研发。

研究过程与成果

为了解决这一难题，研究人员对膜荚黄芪展开了深入研究。他们通过转录组数据分析和基因组测序，成功挖掘到一个可能负责黄芪三萜生物合成的基因簇。

研究人员通过体外酶活验证、烟草瞬时表达、酵母体内功能分析和毛状根核糖核酸干扰突变株表征等手段，确认了位于基因簇上的6个基因在黄芪三萜生物合成中起到关键作用。在此基础上，研究团队将上述六个基因在本氏烟草中进行共表达，成功实现了黄芪三萜在烟草叶片的异源合成，使每克本氏烟草可产2.224毫克黄芪三萜。这意味着，未来人们有可能通过更经济、高效的方式生产黄芪三萜。

研究意义

值得一提的是，该研究所发现的黄芪三萜生物合成基因簇，是目前报道的自然界中最大的天然产物生物合成基因簇之一。这一成果，不仅为其他萜类天然药物的生物合成解析提供了重要参考，还为后续的中药新品种选育及黄芪三萜抗心衰创新药物的研发奠定了重要基础。