我院研究生尹雪、刘嘉、寇呈熹在Metabolic Engineering期刊发表研究论文

近日，我院薛哲勇教授/华欣副教授课题组，在国际合成生物学领域权威刊物《Metabolic Engineering》在线发表了题为“Deciphering the network of cholesterol biosynthesis in Paris polyphylla laid a base for efficient diosgenin production in plant chassis”的研究论文。

该文章利用根癌农杆菌介导的烟草瞬时表达技术和病毒诱导的基因沉默技术，采用逐步筛选的方法，从药用植物重楼中鉴定出九种酶：SSR1-3、SMO1-3、CPI-5、CYP51G、SMO2-2、C14-R-2、8，7SI-4、C5-SD1和7-DR1-1，成功破译了重楼中从环阿屯醇到胆固醇的详细生物合成代谢网络（图1）。并进一步对甲羟戊酸途径的关键基因HMGR进行了优化，将其与PpOSC1基因在烟草叶片中共表达，使环阿屯醇的积累量达到28.79 mg/g干重，为胆固醇生物合成提供了充足的前体（图2）。随后，采用逐一去除的方式，我们发现其中六种酶：SSR1-3、SMO1-3、CPI-5、CYP51G、SMO2-2和C5-SD1对烟草中胆固醇的产率至关重要。以此，在烟草中建立了一个高效胆固醇合成系统，产率为5.63 mg/g干重，是野生型烟草产率的11.45倍。利用这一高效的胆固醇合成植物系统，进一步阐明了重楼中的薯蓣皂素形成的生物合成代谢网络，获得了2.12 mg/g干重的产量。这一研究为缺乏体内功能验证系统的药用植物代谢途径的表征提供了有效的策略，也为植物体内合成活性甾体皂苷奠定了基础。

图1单子叶植物——重楼胆固醇生物合成代谢网络的研究

图2 烟草中环阿屯醇合成产率的提升策略

我校生命科学学院薛哲勇教授、华欣副教授、李玉花教授和宋伟副教授为共同通讯作者，博士研究生尹雪、硕士研究生刘嘉和寇呈熹为文章的共同第一作者。

尹雪

东北林业大学生命科学学院2019级发育生物学博士。我从本科开始就就读于东北林业大学，东林见证了我的成长。在东林的10年，我从青涩稚嫩的学生成长为一名热爱科学研究的博士研究生，感谢这期间各位老师的谆谆教导、师兄师姐师弟师妹的帮助与关爱、同学朋友的陪伴与支持。

刘嘉

东北林业大学生命科学学院2021级发育生物学硕士。感谢东林在这六年间对我的培养与教育，感谢所有老师的教导，感谢所有给予我鼓励、关心的老师朋友们。

寇呈熹

东北林业大学生命科学学院2020级发育生物学硕士。感谢三年来学院对我的教育与培养，感谢所有专家老师的教导，感谢所有给予帮助与鼓励的实验室伙伴。

薛哲勇教授


博士生导师
植物代谢和生物合成课题组组长

“5211”杰出青年学者

发育生物学学科带头人

黑龙江省植物天然活性物质的生物合成与利用重点实验室主任

主要从事植物甾体皂苷和三萜代谢途径的解析、植物代谢多样性形成的分子机制等研究；筛选抗癌、抗菌、抗病毒等活性分子，及活性作用机制的研究。已在Nature Communications、New Phytologist、Molecular Plant、PNAS、Natural Product Reports、Communications Biology、ACS Synthetic Biology等国际学术期刊上发论文多篇，获得多项国家发明专利。

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编辑|蒋长志

审核|石凯文 张秋慧

监制|王鸿皓 胡益旖 黄嘉鸣