近期于《Industrial Crops & Products》雜志發(fā)表了一項(xiàng)由中國(guó)成都中醫(yī)藥大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所等機(jī)構(gòu)研究人員合作完成的重要研究成果。首次揭示了中藥植物重樓（Paris polyphylla）中bZIP轉(zhuǎn)錄因子PpTGA3調(diào)控甾體皂苷類(lèi)化合物多葉藻苷生物合成的分子機(jī)制。該發(fā)現(xiàn)為提高重樓中多葉藻苷的含量提供了新的分子基礎(chǔ)，對(duì)推動(dòng)中藥現(xiàn)代化和工業(yè)應(yīng)用具有重要意義。

其中Y1H酵母文庫(kù)構(gòu)建由源寶生物完成。

重樓（Paris polyphylla）是《中國(guó)藥典》收錄的重要中藥材，其根莖所含的多酚酸類(lèi)化合物（polyphyllins）具有抗腫瘤、止血和免疫調(diào)節(jié)等藥理活性。然而，重樓基因組龐大（約82.55 Gb），生長(zhǎng)周期長(zhǎng)（5-7年），且多酚酸含量受環(huán)境因素影響顯著，嚴(yán)重制約其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。解析多酚酸生物合成的調(diào)控機(jī)制，是突破生產(chǎn)瓶頸的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

以多酚酸合成關(guān)鍵酶基因PpUGT73CE1和PpUGT91AH2的啟動(dòng)子為誘餌，從重樓葉片cDNA文庫(kù)中篩選出了PpTGA3等候選轉(zhuǎn)錄因子。PpTGA3定位于細(xì)胞核，在酵母中表現(xiàn)出顯著轉(zhuǎn)錄激活能力。雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)證實(shí)，PpTGA3可激活PpUGT73CE1啟動(dòng)子活性。

通過(guò)瞬時(shí)過(guò)表達(dá)PpTGA3，研究人員發(fā)現(xiàn)重樓葉片中polyphyllin的含量顯著增加，表明PpTGA3在polyphyllin生物合成中起正向調(diào)控作用。

研究人員發(fā)現(xiàn)外源SA處理能夠顯著降低重樓中polyphyllin的含量，并且通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)SA處理影響了多個(gè)polyphyllin生物合成相關(guān)基因的表達(dá)。此外，PpTGA3的表達(dá)在短期SA處理下有所上調(diào)，但在長(zhǎng)期處理下沒(méi)有顯著變化，表明SA信號(hào)通路與PpTGA3之間存在復(fù)雜的相互作用。

PpTGA3的發(fā)現(xiàn)為突破重樓產(chǎn)業(yè)化瓶頸提供了分子工具。這項(xiàng)研究不僅揭示了PpTGA3在重樓中調(diào)控polyphyllin生物合成的分子機(jī)制，更為提高重樓中polyphyllin含量提供了新的思路。通過(guò)基因工程手段，我們可以嘗試增強(qiáng)PpTGA3的表達(dá)，從而提高polyphyllin的產(chǎn)量。此外，研究還為理解非模式植物中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制提供了新的視角，這對(duì)于藥用植物的分子育種和合成生物學(xué)具有重要意義。