近日，中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室深圳分中心）研究員王麗課題組聯(lián)合北京大學藥學院教授葉敏團隊在《自然—通訊》上發(fā)表研究論文。該研究解析了藥用植物防風中一種重要的呋喃色原酮的生物合成途徑，在本氏煙草中實現(xiàn)了升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷的從頭異源合成，并闡釋了防風中呋喃色原酮含量遠高于其他多種傘形科植物的原因。該研究為呋喃色原酮的代謝工程的設計和生產鋪平了道路，并揭示了傘形科植物中呋喃色原酮生物合成途徑的進化機制。

呋喃色原酮（Furochromones）是一類重要的活性天然產物，具有抗炎、抗病毒、保肝、抗癌等多種藥理活性。升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷是兩種代表性呋喃色原酮，也是中藥防風（Saposhnikovia divaricata）的主要活性成分。盡管呋喃色原酮的藥理活性已被廣泛研究，其生物合成研究尚不深入，呋喃色原酮生物合成途徑中呋喃環(huán)的形成以及豐富的甲基化、糖基化、羥基化取代等合成途徑未見研究。

研究挖掘并驗證了防風的色原酮合成酶（SdPCS）、異戊烯基轉移酶（SdPT）、前胡寧環(huán)化酶（SdPC）、氧甲基轉移酶、羥化酶、糖基轉移酶等，從頭解析了升麻素苷和5-O-甲基維斯阿米醇苷的生物合成通路，并在煙草體系中實現(xiàn)了這兩種物質的從頭合成，合成效率分別為3.82 μg/g和17.48 μg/g。

另外，研究發(fā)現(xiàn)色原酮類物質在防風中的含量遠高于其他傘形科物種。研究推斷，呋喃色原酮骨架形成階段的關鍵催化酶基因對于防風中呋喃色原酮的富集起著決定作用。這種酶在防風中特異性存在，而其他傘形科植物缺少該基因的直系同源基因，同時與該基因屬于相同系統(tǒng)發(fā)育分支的其他近緣基因也無法催化形成特征呋喃環(huán)，這導致其他傘形科物種無法完成前胡寧的環(huán)化步驟。這些證據(jù)詮釋了防風中大量積累呋喃色原酮的遺傳機制。

葉敏、王麗為論文共同通訊作者。北京大學研究生鄒建霖、李鴻曄和中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室深圳分中心）博士后聶寶為論文共同第一作者。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、北京市自然科學基金等項目的支持。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58498-8

來源：中國科學報