辰山植物园药用植物与健康组在黄芩中2ODD家族参与黄酮类化合物合成的研究中获新进展

近日，上海辰山植物园赵清研究组在《BMC Plant Biology》上发表题为“Characterization of the 2ODD genes of DOXC subfamily and its members involved in flavonoids biosynthesis in Scutellaria baicalensis”的研究论文。研究表明黄芩中2ODD家族中DOXC38亚家族的基因Sb2ODD1和Sb2ODD2表现出黄酮合酶I（FNSI）的活性，可以将松属素转化为白杨素。DOXC28分支的Sb2ODD7主要负责花中二氢山奈酚的生物合成，这可以进一步促进黄芩花中黄酮醇和花青素的合成。

2ODD家族是植物基因组中第二大酶家族，在次生代谢途径中发挥着多种作用。药用植物黄芩含有多种黄酮类化合物，这些化合物具有治疗COVID-19的潜力，例如黄芩素和杨梅素。来自DOXC亚家族的黄酮合酶I（FNSI）和黄酮醇3-羟化酶（F3H）已被报道参与黄酮类化合物的生物合成。

通过对黄芩2ODD家族中DOXC亚家族进行全基因组分析，共鉴定出88个2ODD基因，其中82个基因根据At2ODDs的系统发育分析被归入25个不同的分支。然后对参与黄酮和二氢黄酮醇生物合成的Sb2ODDs进行了功能分析。来自DOXC38分支的Sb2ODD1和Sb2ODD2表现出FNSI的活性，它们可以将松属素转化为白杨素。同时Sb2ODD1在根部具有较高的转录水平，推测Sb2ODD1可能是SbFNSII-2的补充，参与黄芩根中特异性黄酮类化合物的生物合成。而来自DOXC28分支的Sb2ODD7在花中表达量高，具有F3H的活性。该酶负责将柚皮素和松属素分别转化为二氢山奈酚和短叶松素，酶动力学分析显示Sb2ODD7对柚皮素具有更高催化效率。

药用植物与健康组博士朱三明为第一作者，科研助理崔孟颖及研究组长赵清为通讯作者。研究得到上海市自然科学基金，上海市绿化和市容管理局辰山专项等基金的资助。

文章链接：https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-024-05519-1

文/图： 崔孟颖