南方科技大学创建一个高效的异黄酮生产植物合成生物学平台

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关键词：

来源：

Nature Chemical Biology

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//agri.nais.net.cn/topic/downloadFile/3f52f213-c4fd-4fa0-9b80-7c42da99d509

来源地址：

https://doi.org/10.1038/s41589-025-01914-3

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2025-05-28

摘要：

2025年5月28日，南方科技大学生命科学学院生物系副教授黄安诚领导的团队，在国际顶尖期刊Nature Chemical Biology上发表了一篇题为“Glyceollin biosynthesis in a plant chassis engineered for isoflavone production”的研究论文。该研究通过重新规划本氏烟草代谢路径，创建了一个高效的异黄酮生产植物合成生物学平台，使得关键异黄酮成分染料木素（genistein）和大豆苷元（daidzein）在干叶片中的产量分别达到了11.8 g/kg和7.0 g/kg。研究人员结合多组学技术，深入解析了大豆中六种具有抗菌作用的植保素——即大豆素（glyceollins，包括新发现的大豆素glyceollins VII）的完整生物合成途径，并实现了这些大豆素及多种重要活性异黄酮在本氏烟草中的高效全生物合成。其中，大豆素I和大豆素II在干叶片中的产量分别达到了2.6g/kg和5.9g/kg。这项工作不仅建立了植物合成生物学的基础平台，还推动了活性异黄酮在植物底盘中的绿色生物智造。此外，研究团队成功地重构了大豆素前体——大豆苷元的生物合成通路，并通过一系列策略优化了代谢流，提升了异黄酮产量3-5倍。他们还鉴定出六种细胞色素P450单加氧酶，能够催化大豆素E环的形成，从而实现大豆素I、II、III、VII等多种化合物的合成。利用CRISPR/Cas9技术，研究人员进一步验证了大豆素合酶在病原菌侵扰下的作用。这项研究不仅揭示了大豆素及其类似物的生物合成机制，还展示了它们作为新型植物源生物农药候选物的潜力。特别是13-表-大豆素III 和美迪紫檀素被发现对致病性疫霉菌有显著的抑制效果。这一成果为高抗病和功能性大豆品种的培育提供了基因元件和分子靶标，拓宽了活性植物异黄酮的应用范围，并突显了其在医药和健康领域的应用潜力。