植物所揭示蓮子心黃酮碳苷合成的分子機制

　　黃酮碳苷是類黃酮化合物的一個重要分支，其具有獨特的化學結構、廣泛的生理活性和顯著的藥理活性，近年來受到廣泛關注。目前，學界已對一些植物來源的黃酮碳苷進行了結構鑒定，但對黃酮碳苷生物合成的分子機制知之甚少。

　　蓮（Nelumbo），又稱為荷花，是一種藥食同源的水生植物，其荷葉、藕節、蓮子、蓮子心、蓮房和蓮須皆可入藥，但藥效不同。此前，中國科學院植物研究所研究員王亮生課題組從蓮子心中首次鑒定出11個黃酮碳苷，為解析蓮子心多種藥效的構效關系提供了理論依據；調查了38個蓮品種蓮子心中黃酮碳苷的分布，發現其種類在不同品種間無差異，但含量變異較大。研究人員進一步分析了蓮基因組中UDP-糖基轉移酶家族，分子克隆并鑒定了兩個參與黃酮碳苷合成的糖基轉移酶UGT708N1和UGT708N2。體外和體內生化證據表明，UGT708N1催化2-羥基柚皮素和2-羥基圣草酚，生成相應的單碳葡萄糖苷，隨后通過脫水反應形成黃酮單碳苷；UGT708N2催化2-羥基柚皮素單碳葡萄糖苷，繼續發生阿拉伯糖基化或木糖基化，再經過脫水反應生成黃酮雙碳苷。研究人員通過植物粗蛋白酶活實驗發現，植物體內黃酮雙碳苷的合成是分步反應，需先發生葡萄糖基化，才能繼續發生阿拉伯糖基化或木糖基化。由此，研究人員提出了蓮中黃酮碳苷的生物合成途徑。

　　該研究揭示了蓮中黃酮雙碳苷合成的分子機制，鑒定到一個特異催化黃酮雙碳苷第二步糖基化修飾并具有較寬糖基供體選擇性的糖基轉移酶UGT708N2。該研究為高等植物中黃酮雙碳苷生物合成提供了新基因和新方法，對利用合成生物學生產黃酮碳苷具有參考價值。

　　相關研究成果發表在The Plant Journal上。王亮生研究組已畢業博士生馮成庸和助理研究員李珊珊為論文的共同第一作者，王亮生和副研究員劉成為論文的共同通訊作者。研究工作得到中科院戰略生物資源服務網絡計劃和河北省創新能力提升計劃項目的支持。

　　論文鏈接 

圖1.蓮中UDP-糖基轉移酶家族基因鑒定及序列進化分析 

圖2.蓮中黃酮碳苷的生物合成下游途徑