博落回中的生物碱类成分有抗菌、抗炎、调节肠道菌群等多种活性，具有促进动物生长等功效。为更好地利用博落回中的生物碱类成分，有必要研究其化学合成与结构改造。博落回的次生代谢产物主要包括普罗托品类和季铵类苯并菲啶生物碱，其中普罗托品类生物碱的全合成尚无报道；季铵类苯并菲啶生物碱可通过多步反应实现，如Heck偶联、Pictet-Spengler和傅克反应等，常用于抗癌衍生物的构建。此外，近年有研究从博落回中分离出多种6-取代二氢苯并菲啶生物碱，推测其是通过自由基或亲核取代反应生成，丰富了生物碱的半合成与结构修饰手段。
目前在博落回中已发现了近300种次生代谢物，其中204种为异喹啉类生物碱。结合同位素标记、转录组、蛋白质组和代谢组学技术，曾建国研究团队揭示了血根碱和白屈菜红碱的“根——果荚分部位合成”模式，并通过激光显微切割技术精确确定了生物碱的储存细胞，阐明了这些生物碱的“合成——储存——运输——再合成”机制（图2）。在合成生物学方面，近期已有研究实现了血根碱的从头合成，为其生物制造奠定了基础。又有研究进一步优化了血根碱合成途径的关键限速酶，以及利用“植物——微生物”共发酵体系的新模式也为进一步高效生产血根碱提供了新思路。
图2. 同位素示踪博落回中血根碱和白屈菜红碱生源合成途径
图3. 博落回中生物碱活性成分的多种应用场景
曾建国研究团队原创了博落回提取物原料药和博落回散制剂，又创制了博普总碱原料药与博普总碱散，还基于综合利用正在开发博落回叶及博落回注射剂等新药，创新性构建血根碱与黄芩苷离子型化合物自组装材料原料药等。
博落回作为富含生物碱的药用植物，理应在大健康领域具有广阔的应用前景。但对于博落回的开发面临着三大问题：
1. 生物碱类成分的调控机制尚不明确，限制了对其代谢途径的精准调控；
2. 高品质成分与高产品种的选育和血根碱等成分的高效生物制造尚处于初级阶段；
3. 基于资源综合利用，寻求更多的创新产品开发还有不足，需要拓展更多应用领域。
因此，我们有必要加强对博落回的基础研究与技术创新，让这一冷背药材具有更广阔的应用价值。
湖南农业大学黄鹏教授为本文第一作者，湖南农业大学曾建国教授为本文通讯作者。
作者简介
黄鹏，男，汉族，1985年10月生，湖南农业大学教授，博士生导师，国家级动物科学实验教学示范中心副主任，全国饲料工业标准化技术委员会微酶制剂标准化工作组委员, iMeta、Frontiers in Microbiology 等杂志编委/青年编委。
黄鹏教授从事中药资源生物学及饲用替抗机制研究，获湖南省自然科学奖一等奖1项；主持国家重点研发计划课题、湖南省重点研发计划项目、湖南省自然科学基金优青基金、湖湘青年英才计划项目各1项；在Microbiome、Animal Nutrition、Poultry Science、Molecular Plant、Horticulture Research 等学术期刊上发表论文40余篇，授权国家发明专利13项，制定国家标准1项，参编教材5部。
原文链接：
https://doi.org/10.48130/mpb-0024-0019
特邀作者：曾建国、黄鹏
编辑：顾笑寅
审核：王丽瑶
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