图 管花肉苁蓉松果菊苷全生物合成途径

　　在国家自然科学基金项目（批准号：81402809、82173922、81773832）等资助下，北京大学屠鹏飞教授团队和北京中医药大学刘晓研究员、史社坡研究员、李军研究员团队在濒危中药肉苁蓉主要药效成分苯乙醇苷全生物合成研究方面取得重要进展。相关成果以“管花肉苁蓉中松果菊苷全生物合成途径解析及苯乙醇苷类化合物的从头生物合成” (Complete pathway elucidation of echinacoside in Cistanche tubulosa and de novo biosynthesis of phenylethanoid glycosides) 为题，于2025年1月21日在线发表在《自然·通讯》 (Nature Communications) 期刊。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56243-9。

　　肉苁蓉为沙生寄生植物，野生资源濒临枯竭，被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约（CITES）》附录Ⅱ。以松果菊苷为代表的苯乙醇苷类化合物为肉苁蓉主要药效成分，具有改善性功能、提高学习记忆能力、防治神经退行性疾病等生物活性。由于传统的提取分离或化学合成成本很高，严重限制了松果菊苷的深入研究和开发利用。利用合成生物学策略实现活性天然产物生物合成途径的异源重构，已成为突破珍稀濒危中药材关键活性成分来源难题的有效途径。

　　该研究以松果菊苷为目标，成功完成了14条相关基因的克隆鉴定，揭示了由酪氨酸起始至松果菊苷的全生物合成途径，明晰了肉苁蓉体内两条与酪醇生物合成相关的路径，并鉴定了酪醇后修饰阶段装配生成松果菊苷相关的糖基转移酶、酰基转移酶及P450羟化酶。进一步在烟草中重构该合成途径，在不添加任何外源前体的情况下，成功实现了红景天苷、桂叶苷A、桂叶苷B、syringalide A，syringalide A-3′-rhamnoside 等5个已知和18个新颖苯乙醇苷的异源从头合成（图）。

　　此项研究为其它苯乙醇苷类化合物生物合成途径的解析提供了重要启示，为复杂结构苯乙醇苷类化合物的异源合成提供了理想的基因元件，还为肉苁蓉优良品种选育及苯乙醇苷类创新药物研发奠定了坚实的基础，具有重要的科学价值和应用前景。