近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）王麗課題組聯(lián)合北京大學(xué)藥學(xué)院葉敏團(tuán)隊(duì)在《自然通訊（Nature Communications ）》上發(fā)表題為“Complete biosynthetic pathway of furochromones in Saposhnikovia divaricata and its evolutionary mechanism in Apiaceae plants”的研究論文，該研究解析了藥用植物防風(fēng)中重要呋喃色原酮的生物合成途徑，在本氏煙草中實(shí)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(fēng)中呋喃色原酮含量遠(yuǎn)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(shè)計(jì)和生產(chǎn)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(jìn)化機(jī)制。

呋喃色原酮（Furochromones）是一類重要的活性天然產(chǎn)物，具有抗炎、抗病毒、保肝、抗癌等多種藥理活性。升麻素苷（prim-O-glucosylcimifugin）和5-O-甲基維斯阿米醇苷（5-O-methylvisamminoside）是兩種代表性呋喃色原酮，也是中藥防風(fēng)（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。本研究結(jié)合防風(fēng)的高質(zhì)量基因組、多組織轉(zhuǎn)錄組、代謝物含量測(cè)定等方法，挖掘并驗(yàn)證了其中的色原酮合成酶（SdPCS）、異戊烯基轉(zhuǎn)移酶（SdPT）、前胡寧環(huán)化酶（SdPC）、氧甲基轉(zhuǎn)移酶、羥化酶、糖基轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)了這兩種物質(zhì)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(zhì)在防風(fēng)中的含量遠(yuǎn)高于其他傘形科物種。基于多個(gè)傘形科物種的基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過(guò)比較分析呋喃色原酮生物合成基因在傘形科中的分布和表達(dá)量，研究推斷，呋喃色原酮骨架形成階段的關(guān)鍵催化酶基因（初始步驟的色原酮合酶基因 SdPCS 和特征呋喃環(huán)形成步驟的前胡寧環(huán)化酶基因 SdPC）對(duì)于防風(fēng)中呋喃色原酮的富集起著決定作用。具體而言，防風(fēng)中的SdPCS是由傘形科中普遍存在的直系同源基因通過(guò)近端復(fù)制產(chǎn)生的，導(dǎo)致SdPCS在防風(fēng)中的特異性高表達(dá)，從而提高了通路上游產(chǎn)物的通量，引起了下游產(chǎn)物的積累；催化特征呋喃環(huán)形成的SdPC在防風(fēng)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(shí)與該基因?qū)儆谙嗤到y(tǒng)發(fā)育分支的其他近緣基因也無(wú)法催化形成特征呋喃環(huán)，這導(dǎo)致其他傘形科物種無(wú)法完成前胡寧的環(huán)化步驟。這些證據(jù)詮釋了防風(fēng)中大量積累呋喃色原酮的遺傳機(jī)制。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58498-8

北京大學(xué)藥學(xué)院葉敏教授，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）王麗研究員為論文共同通訊作者。北京大學(xué)研究生鄒建霖、李鴻曄和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

王麗團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介

王麗團(tuán)隊(duì)主要聚焦于藥用植物進(jìn)化代謝組（evolutionary metabolome）相關(guān)的研究，致力于回答以下問(wèn)題：1）藥用植物的起源和進(jìn)化歷程是怎樣的？2）藥用植物道地性形成的遺傳和環(huán)境因素是什么？3）植物如何合成有效活性成分？4）活性成分合成通路在植物類群中如何進(jìn)化？近5年已在Nature Communications (2025, 2024), PNAS (2024), Science Advances (2024), Advanced Science (2023), Molecular Biology and Evolution (2020, 2023) 等國(guó)際知名期刊發(fā)表論文30余篇。課題組現(xiàn)招聘助理1名，博后1-2名，請(qǐng)感興趣的朋友聯(lián)系[email protected]。