DOI: 10.1016/j.xplc.2026.1018302026年3月18日浙江理工大学联合中国中医科学院、英国爱丁堡大学等多家单位在Plant Communications发表了题为Engineering Salvia miltiorrhiza hairy roots as a scalable platform for high-yield production of paclitaxel and ginsenoside precursors的研究论文。研究团队以丹参毛状根为宿主通过多维代谢工程策略高效合成紫杉醇前体紫杉二烯和人参皂苷前体原人参二醇。同时该研究也首次展示了丹参毛状根作为复杂天然产物异源合成平台的巨大潜力从而为高价值植物源萜类化合物的可持续生产开辟了新的路径。研究背景植物来源的天然产物种类丰富、结构多样如二萜类抗癌药物紫杉醇和三萜类活性成分人参皂苷两者均具有广泛的生物活性。这类化合物的生物合成涉及环化、氧化、糖基化等复杂修饰由萜类合酶及细胞色素P450等多种酶催化完成。尽管已在微生物或模式植物中开展了大量生物合成研究但仍受限于前体供应、代谢适配等瓶颈同时高产与可持续供应也面临着一定的挑战。目前植物源活性产物主要依赖细胞培养或半合成方式获取因此亟需开发替代性的可持续生物制造平台。研究内容该研究以药用植物丹参Salvia miltiorrhiza毛状根为底盘通过多维代谢工程策略成功实现了抗癌药物紫杉醇前体——紫杉二烯和人参皂苷前体——原人参二醇的高效异源合成。研究首先引入来自南方红豆杉的紫杉二烯合酶和三七的原人参二醇合酶分别建立了两种目标产物的异源合成途径验证了丹参毛状根作为异源合成底盘的可行性。在此基础上利用CRISPR/Cas9技术敲除丹参内源二萜丹参酮类化合物途径的关键酶基因SmCPS1阻断代谢分支将共同前体GGPP的代谢流高效导向目标产物的合成同时过表达转录因子SmWRKY61激活萜类上游MVA/MEP途径相关基因显著增强了前体供应能力。进一步结合茉莉酸甲酯MeJA等诱导子处理协同提升目标产物的含量。最终在定量培养中紫杉二烯产量达到65.17 ± 5.25 mg/kg鲜重未优化条件下原人参二醇产量达到50.04 ± 2.94 mg/kg干重。该研究系统展示了丹参毛状根作为复杂萜类化合物异源合成“通用底盘”的独特优势从而为高价值植物源萜类化合物的可持续、规模化生产提供了新的平台。图1 丹参毛状根中紫杉二烯生物合成的多维策略示意图最全1000植物核基因组数据库IMP (点击图片直达)高颜值免费 SCI 在线绘图(点击图片直达)往期精品(点击图片直达文字对应教程)LinuxPythonR绘图NGS基础GEO高级生信自学生信书籍系列教程心得体会转录组经典宏基因组蛋白质组单细胞系列测序发展史免费在线画图色彩搭配图形排版图形解读ChIP-seqTCGAGSEAWGCNA海哥组学傻瓜系列文章写作CytoscapeExcelPPT机器学习公众号投稿联系陈同 chentong_biology163.com