新研究揭示檸檬烯在細胞器內的合成與運輸途徑

華南農業大學藥用植物研究中心教授吳鴻團隊首次系統解析了檸檬烯合酶在化橘紅果實發育過程中對檸檬烯合成的關鍵作用，并通過基因表達調控、組織學和細胞學定位、瞬時過表達和RNA干擾等多種手段證實了基因功能，深入揭示了檸檬烯在細胞器內的合成與運輸途徑。相關成果近日發表于《國際生物大分子》（International Journal of Biological Macromolecules）。

柑橘皮精油是一種由多種芳香化合物組成的復雜混合物，因其健康益處而備受贊譽。柑橘皮精油的組成極為復雜，主要由萜類化合物、酸類、醛類和酯類組成，其中單萜檸檬烯是最豐富的成分，占柑橘皮精油的55.4%-91.7%。檸檬烯具有多種藥理學活性，包括抗氧化、抗炎、抗菌、抗癌和神經保護作用。

化橘紅是一種傳統中藥，來自化州柚果實未成熟或接近成熟的干燥外果皮，作為治療劑已有1500多年的歷史，含有豐富的生物活性化合物，包括類黃酮、多糖和精油。在這些成分中，檸檬烯因其藥理活性被廣泛研究，但關于檸檬烯合酶相關調控基因的時空細胞學變化的數據仍然很少，限制了檸檬烯合酶的功能分析。

吳鴻團隊在國家自然科學基金面上項目等的資助下，基于轉錄組學數據分析，同時結合體外和體內功能驗證確定檸檬烯合酶顯著促進化橘紅果實分泌囊細胞內D-檸檬烯的合成。細胞學、免疫組織化學和免疫細胞化學定位研究表明，檸檬烯合酶主要在分泌腔細胞的內質網合成，隨后轉運到質體中積累，在質體中合成了檸檬烯并轉運至液泡儲存。

該研究結果為理解柑橘類植物精油的生物合成提供了重要的細胞學和分子依據。通過對不同發育階段果實的分析，揭示了檸檬烯合酶基因的表達水平與化橘紅果實發育階段密切相關，為精油產量調控提供了潛在的靶標。

該研究不僅為柑橘類植物中精油合成的分子機制提供了新的認識，也為天然藥物開發和生物技術領域的應用開辟了新的方向。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135671