我院光合作用与高光效农业课题组与中国科学院青岛生物能源与过程研究所能源作物分子育种研究组等单位开展合作研究，通过在天山雪莲中过量表达筛选获得的雪莲UDP-糖基转移酶（UGT）基因，创制了可高效合成紫丁香甙的悬浮细胞系，并增强了其抗炎能力，为利用合成生物学与细胞培养技术进行雪莲资源保护和利用提供了重要的借鉴。近日，该研究以“Generation of suspension cell cultures with high syringin content and anti-inflammatory activity through overexpressing glycotransferase SiUGT72BZ2 in Saussurea involucrate”为题在Plant Biotechnology Journal杂志上发表。济南大学与青岛能源所联合培养博士生徐悦、中国科学院青岛能源所副研究员曹英萍、中国科学院西北高原生物研究所助理研究员铁芳芳为本文的共同第一作者。济南大学教授秦晓春、青岛能源所副研究员吴振映、研究员付春祥为本文的共同通讯作者。

天山雪莲（Saussurea involucrata (Kar. & Kir.) Sch. Bip）是菊科风毛菊属多年生名贵中草药材，也是高山生态系统中的关键物种之一。野生天山雪莲因其繁殖率极低且人工栽培困难，以及生境恶化等因素，濒临灭绝。国家早在1996年就将天山雪莲列为了二级保护植物和三级濒危物种，2007年，《新疆维吾尔自治区重点保护野生植物名录（第一批）》也将天山雪莲列为一级重点保护野生植物。由于雪莲用药历史悠久，具有显著的疗效和文化、经济价值，因此如何对该传统珍稀中草药资源进行保护与利用迫在眉睫。

紫丁香甙是雪莲的重要活性成分，具有镇静安神、扩张血管、降低血液粘度、抗疲劳、抗肿瘤等功效。紫丁香甙主要通过雪莲根部合成，含量是其它部位的5-10倍。然而，采挖根部将会对雪莲资源造成毁灭性破坏。先前研究虽发现雪莲悬浮细胞中富含紫丁香甙，但其含量难以满足商业化生产。

研究团队采用茉莉酸甲酯（MeJA）对天山雪莲悬浮细胞进行了诱导，使紫丁香甙的含量提升了3.9倍。通过对处理样品的转录组分析显示，MeJA处理后，参与紫丁香甙生物合成途径的基因表达水平普遍上调。进一步，研究团队聚焦紫丁香甙合成途径的末端合成酶UGT基因家族，通过系统进化树构建、基因表达谱分析、体外重组蛋白表达与酶活性检测等技术逐步缩小目标基因的筛选范围，最终鉴定获得了SiUGT72BZ2和SiUGT72CY1两个候选UGT基因。随后，研究团队利用基因工程技术在天山雪莲中分别过量表达了SiUGT72BZ2和SiUGT72CY1，悬浮细胞中的紫丁香甙含量分别提高了15.2和5.9倍，达到甚至超过野生雪莲根部的紫丁香甙含量。最后，利用脂多糖（LPS）诱导的RAW264.7炎症细胞模型评估了紫丁香甙标准品和雪莲SiUGT72BZ2过表达（SiUGT72BZ2_OE）细胞醇提物的抗炎效果，发现无论是紫丁香甙还是雪莲细胞提取物均能够显著降低LPS诱导的炎症反应，而且SiUGT72BZ2_OE细胞提取物的效果要明显高于对照转空载体的雪莲细胞提取物。该研究通过基因工程技术加强了天山雪莲紫丁香甙生物合成能力，为高品质雪莲细胞培养物的生产奠定了基础，对我国珍稀中草药资源的保护和利用具有重要意义。

原文链接：http://doi.org/10.1111/pbi.70001

（撰稿：徐悦  编辑：武芳  编审：秦晓春）