应用先进的生物学技术解析传统中药活性成分累积的自然规律，挖掘关联活性成分积累量的关键基因一直是中药资源领域研究的焦点。中药活性成分大多属于植物次生代谢产物，其积累量由合成和转运过程共同决定，因此，挖掘植物体内控制次生代谢产物合成与转运的功能基因十分关键。近年来围绕植物次生代谢产物体内合成的研究较多，如生源途径解析、通路基因转录调控与表观遗传调控等，而次生代谢产物的转运机制研究十分薄弱。近日，上海中医药大学中药研究所肖莹课题组在JIPB发表了题为“The ABC transporter SmABCG1 mediates tanshinones
export from the peridermic cells of Salvia miltiorrhiza root”的研究论文(https://doi.org/10.1111/jipb.13806)。该研究发现丹参中二萜类成分丹参酮具有外排至胞外的现象，进而分泌进入土壤环境。发现ABC家族转运蛋白成员SmABCG1在丹参染色体上与丹参酮类成分生物合成的基因cluster距离较近，且在多个近缘物种中保守存在。实验发现SmABCG1选择性的在丹参根部的周皮中表达、质膜定位，提示SmABCG1与丹参酮密切相关。进一步在非洲爪蟾卵母细胞中表达SmABCG1蛋白，发现其可以转运丹参酮ⅡA与丹参酮Ⅰ，诱导SmABCG1过表达与基于CRISPR-Cas9基因敲除体系的丹参毛状根表明SmABCG1参与了丹参酮的转运。![]()
图 1. 丹参酮的外排现象与模式图
此外，该研究发现丹参酮ⅡA对拟南芥根系具有潜在的细胞毒性，这可能是丹参酮外排的潜在的原因之一。关于丹参酮类成分的生理功能，如是否与根际微生物互作等，仍需进一步研究。
综上，该研究阐明了：(1)二萜类代表性成分丹参酮可外排至细胞外，进而分泌进入土壤环境；(2)发掘ABC家族转运蛋白成员SmABCG1具有外排丹参酮ⅡA和丹参酮Ⅰ的作用。该研究推进了对药源植物中活性次生代谢产物生物合成后转运路径的科学探索，为中药品质的精准调控以及利用合成生物学高效获取活性成分提供了关键元件。上海中医药大学助理研究员李雅静、黄豆豆及南开大学智惊宇博士为该论文共同第一作者，上海中医药大学肖莹研究员、陈万生教授、陈军峰副研究员、安利公司李廷钊博士为该论文的共同通讯作者。该工作得到了首都师范大学李乐攻教授、云南师范大学尚轶研究员、仲阳博士的帮助与指导。该研究由国家重点研发计划、国家自然科学基金与上海市晨光计划资助。
Li, Y., Chen, J., Zhi, J., Huang, D., Zhang, Y., Zhang, L., Duan, X., Zhang, P., Qiu, S., Geng, J., et al. (2024). The ABC transporter SmABCG1 mediates tanshinones export from the peridermic cells of Salvia miltiorrhiza root. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13806JIPB面向全球，刊发整合植物生物学研究的重要创新成果，包括宏观和微观领域有创新性的重要研究论文、综述、简讯、新资源、新技术和评论性文章等。2023年2年SCI_IF: 9.3，位于植物科学TOP 3.2%，SCI的Q1区。2023年Scopus数据库中CiteScore: 18.0，位于植物科学TOP 2%。JIPB位于中国科学院期刊分区生物学大类1区和植物学小类1区，中国科协《植物科学领域高质量期刊分级目录》T1级，并入选中国科技期刊卓越行动计划。
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