你知道吗？根据品质，陈皮可被分为“广陈皮”和普通陈皮。“广陈皮”特指种植于广东新会地区的茶枝柑（芸香科，柑橘属）果实的果皮，其质量明显高于广东周边、广西等区域，也是广东省首批立法保护的八大岭南中药之一。黄酮类和萜烯类化合物是广陈皮两大重要的功效成分，具有理气健脾、燥湿化痰的作用，其含量是我们评价陈皮是否“道地”（即高品质的正宗商品）的重要标准之一。然而，此前我们对广陈皮药用成分的合成与积累背后的生物学机制知之甚少。近日，华大生命科学研究院联合华南农业大学，通过多组学技术揭示了广陈皮道地产区中，土壤养分及耐盐微生物的组成能够显著促进广陈皮的活性成分——单萜的合成与积累。这项研究为中药材道地性评价提供了全新思路，也为药材专用菌肥的研发提供了技术支撑。成果于国际学术期刊《微生物组》发表。研究人员采集了道地产区（广东新会）和非道地产区（广东惠州、台山和广西玉林）等7个果园的样本，采用多组学方法系统性地挖掘了“土壤养分-根系微生物-广陈皮品质成分”的内在关联。
通代谢组检测，研究人员发现茶枝柑的果皮中存在18种不同类型的挥发油成分，其中7种单萜成分含量在道地产区显著高于非道地产区。
单萜（tiē）：萜类化合物的一种，广泛分布于高等植物中的分泌组织里。陈皮中的单萜成分具有抗氧化、抗菌、抗炎等功效，可以作为广陈皮原材料质量评价的指标。
进一步检测茶枝柑的根、叶和果实中的基因转录差异，团队发现新会地区的样本在萜类合成、盐胁迫、免疫反应的相关基因上都得到了高表达，且这些高表达的基因与上述7种单萜的含量呈现显著正相关。说明这些基因的表达可能影响道地产区单萜成分的积累。土壤养分又是如何影响茶枝柑有效成分的合成与积累呢？通过对比实验，团队发现新会地区的土壤中具有较高的营养元素和盐度。进一步将土壤养分与高表达的基因进行关联分析，科研人员发现，新会特殊的土壤环境能够促进植物盐胁迫反应基因的表达，以及萜类合成酶的活性，进而提高单萜成分的含量。此外，团队在新会产区的根际土壤中，发现大量微生物的基因组中存在与耐盐、萜类合成的相关基因，这说明根系微生物具备耐盐特性，且具备合成萜类化合物的潜能。通过关联分析，科研人员鉴定出与单萜含量显著相关的根际和根内微生物类群。通过合成群落（SynCom）实验进一步证实，根际土壤中的链霉菌Strep-4通过与宿主免疫系统相互作用，激活萜烯合成并促进单萜积累。而来自具有萜烯合成潜力的根内生菌可能通过提供单萜前体来增强茶枝柑中单萜的积累。为什么新会能形成如此特殊的土壤环境和微生物类群呢？从地理上看，新会地处珠江三角洲西南部的银洲湖畔，是西江支流、潭江、银洲湖出海口的交汇之处，形成了独有的“三水融通”、“咸淡相交”的水土特色。高营养和高盐度并存的特殊的土壤环境，造就了新会陈皮的上佳品质。
本研究从“土壤养分-根系微生物-植物基因调控模式”三个维度系统地研究了广陈皮功效成分——单萜合成的关联调控机制，揭示了中药材“道地性”的成因。这为中药材后续的菌肥开发、有益微生物分离、品质提升提供了科学依据，也为广陈皮中药材产业的高质量发展提供了重要保障。
深圳华大生命科学研究院与华南农业大学联合培养博士生苏建睦、深圳华大生命科学研究院王亚玉博士、华南农业大学白玫副研究员为该论文共同第一作者、深圳华大生命科学研究院刘欢研究员、华南农业大学吴鸿教授为论文共同通讯作者。
该研究工作得到了岭南现代农业科学与技术广东省实验室科研项目(NZ2021024)、广东省重点领域研发计划项目（2020B020221001）、广东省现代农业产业技术创新团队专项资金(2019KJ125)、“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目（2022SDZG07），国家重点研发计（2019YFC1711000）和深圳市政府（JCYJ20170817145512476）等基金的资助。