辰山植物园药用植物与健康组发表黄芩根特异黄酮代谢途径相关综述

近日，辰山植物园赵清研究组在《Frontiers in Plant Science》杂志唇形科物种次生代谢进化专题上发表了题为“Specific flavonoids and their biosynthetic pathway in Scutellaria baicalensis”的综述文章。该综述系统总结了黄芩素、汉黄芩素等黄芩根特异黄酮的生源合成途径及其进化机制，并对黄芩及黄芩属未来研究方向进行展望。

黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）是唇形科黄芩属多年生草本植物，其作为药用植物用于治疗肺部相关疾病已有上千年历史。近年来的研究表明黄芩中的黄芩素、汉黄芩素等黄酮类化合物具有很强的抗癌功效，此外黄芩素还可以抑制新冠病毒COVID-19的复制，具有广泛的临床应用价值。黄芩素、汉黄芩素等黄酮类化合物在黄芩根中特异性积累，在结构上有别于经典黄酮类化合物（如野黄芩素），即B环上缺少4′-羟基，而在合成上则由黄芩一条新进化出来的途径负责完成（图1）。进化分析发现该途径伴随着黄芩属和鼠尾草属分化而出现，途径上编码合成酶相关基因的点突变（SbCLL-7）、串联重复（SbCHS-2、SbFNSII-2、SbF8H和SbPFOMT）和区段重复（SbFNSII-2）等基因突变事件是导致黄芩进化出根特异黄酮代谢途径的分子机制。有意思的是，SbCHS-2基因在黄芩物种水平上发生过串联重复并产生5个拷贝，这可能导致黄芩根中大量积累根特异黄酮，也是黄芩能够被祖先选作为药用植物沿用至今的原因。该综述为研究药用植物次生代谢合成途径及开发利用提供了思路。

药用植物与健康组博士后裴天林为第一作者，青年研究组长赵清和英国John Innes Centre的Cathie Martin教授为共同通讯作者。研究得到科技部国家重点研发计划，国家自然科学基金委，上海市绿化和市容管理局辰山专项的资助。

文章链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.866282/full

图1. 黄芩中地上部分（左）和根特异（右）黄酮类化合物生物合成途径