我院黎勝紅/劉燕團(tuán)隊(duì)在重樓屬藥用植物藥效物質(zhì)形成機(jī)制研究方面取得系列新進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表于Plant Communications（中科院一區(qū)）、Horticulture Research（中科院一區(qū)）和Industrial Crops and Products（中科院一區(qū)），為中藥重樓資源有效開發(fā)和可持續(xù)利用奠定了重要基礎(chǔ)。

重樓屬（Paris）植物具有重要的藥用價(jià)值，《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載“蚤休（重樓），味苦微寒，主治驚癇搖頭弄舌，熱氣在腹中，癲疾，癰瘡陰蝕，下三蟲，去蛇毒。”歷代《中華人民共和國藥典》中收錄了滇重樓（Paris polyphylla var. yunnanensis）和華重樓（Paris polyphylla var. chinensis），其具有清熱解毒、消腫止痛和涼肝定驚的功效。然而，由于重樓繁殖周期長以及過度采集，野生重樓種群資源瀕臨枯竭，為其資源開發(fā)與可持續(xù)利用帶來了巨大挑戰(zhàn)。重樓主要藥效物質(zhì)是甾體皂苷，也稱重樓皂苷，其中重樓皂苷I、II和VII是《中華人民共和國藥典》規(guī)定的指標(biāo)成分。重樓皂苷具有廣泛的藥理活性，包括抗腫瘤、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、止血、抗氧化等。重樓皂苷形成機(jī)制極其復(fù)雜，受遺傳、環(huán)境等多重因素影響，但目前重樓皂苷生物合成途徑與調(diào)控機(jī)制尚不完全清楚。研究團(tuán)隊(duì)前期從重樓不同生長年限及各組織器官轉(zhuǎn)錄組中挖掘并鑒定了7個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶（UGT），能夠催化甾體皂苷糖基化級(jí)聯(lián)反應(yīng)生成單糖苷、二糖苷和三糖苷，并發(fā)現(xiàn)重樓皂苷抗真菌感染作用和機(jī)制（Acta Pharmaceutica Sinica B, 2023, 13: 4638-4654；Phytochemistry, 2024, 225: 114173）。

近期，研究人員從重樓中挖掘并鑒定了4'-O-鼠李糖基轉(zhuǎn)移酶UGT73DY2，負(fù)責(zé)催化重樓皂苷V和VI的4′-O-鼠李糖糖基化反應(yīng)，合成薯蕷皂苷（dioscin）、偏諾皂苷元-3-O-α-L-吡喃鼠李糖-(1→4)-[α-L-吡喃鼠李糖基]-(1→2)-β-D-葡萄糖苷。亞細(xì)胞定位分析表明，UGT73DY2及前期鑒定的甾醇-3-O-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶UGT80A40和甾體葡萄糖苷2′-O-鼠李糖基轉(zhuǎn)移酶UGT73CE1均定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞核，而催化膽固醇及薯蕷皂苷元生物合成的關(guān)鍵酶大多定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，推測重樓皂苷生物合成主要發(fā)生在植物細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。通過在本氏煙草（Nicotiana benthamiana）中共同表達(dá)14個(gè)生物合成基因，并優(yōu)化HMGR亞細(xì)胞定位和CYP450基因集以及改造UGT73DY2，重構(gòu)了薯蕷皂苷異源合成通路，產(chǎn)量為 3.12 ± 0.11 μg/g 干重。該研究結(jié)果以“Characterization of a 4'-O-rhamnosyltransferase and de novo biosynthesis of bioactive steroidal triglycosides from Paris polyphylla”為題發(fā)表在Plant Communications（https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101257）。成都中醫(yī)藥大學(xué)碩士研究生趙晨筱和博士研究生嚴(yán)園鋒為該論文共同第一作者，黎勝紅研究員和劉燕教授為共同通訊作者。

       為了深入研究重樓皂苷合成與積累的分子調(diào)控機(jī)制，研究人員構(gòu)建了滇重樓葉酵母文庫，以生物合成基因PpUGT73CE1和PpUGT91AH2的啟動(dòng)子作為誘餌，通過酵母單雜、轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄激活分析和雙熒光素酶測定實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)核定位的bZIP家族轉(zhuǎn)錄因子 PpTGA3具有轉(zhuǎn)錄激活活性，可以與PpUGT73CE1啟動(dòng)子結(jié)合并激活其表達(dá)。進(jìn)一步構(gòu)建了重樓瞬時(shí)表達(dá)體系，發(fā)現(xiàn)重樓葉片瞬時(shí)過表達(dá)PpTGA3基因，重樓皂苷含量明顯增加。此外，發(fā)現(xiàn)水楊酸可能通過PpTGA3影響重樓皂苷的生物合成，為通過生物技術(shù)方法提高重樓皂苷含量提供了科學(xué)依據(jù)。相關(guān)研究結(jié)果以“Identification of a bZIP transcription factor PpTGA3 regulating polyphyllin biosynthesis in Paris polyphylla”為題發(fā)表在Industrial Crops and Products（https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.120492）。成都中醫(yī)藥大學(xué)博士研究生蒲秀蘭為第一作者，成都中醫(yī)藥大學(xué)黎勝紅研究員、劉燕教授和陶陽助理研究員為共同通訊作者。

在此基礎(chǔ)上，研究人員全面總結(jié)了重樓屬植物的植物學(xué)特征、藥用價(jià)值、藥理活性及毒性，系統(tǒng)梳理了重樓屬植物的分子生物學(xué)研究進(jìn)展，并提出了未來研究的重要方向。倡導(dǎo)運(yùn)用多組學(xué)技術(shù)，結(jié)合分子遺傳手段，對重樓屬藥用植物的生理生態(tài)及藥效物質(zhì)形成機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，這將有助于全面解析重樓品質(zhì)形成機(jī)理，為其資源開發(fā)與可持續(xù)利用奠定基礎(chǔ)，并為植物科學(xué)研究提供參考。相關(guān)綜述以“The genus Paris: a fascinating resource for medicinal and botanical studies”為題發(fā)表在Horticulture Research（https://doi.org/10.1093/hr/uhae327）。在讀研究生、四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所葉霄助理研究員和陶陽助理研究員為第一作者，成都中醫(yī)藥大學(xué)黎勝紅研究員、劉燕教授和陶陽助理研究員為共同通訊作者。

    以上研究得到了國家自然科學(xué)基金委和四川省科技廳等項(xiàng)目資助。