广藿香(学名Pogostemon cablin(Blanco) Benth.)隶属唇形科,是一种具有较高药用价值的植物。其干燥的地上部分为常用中药材,能芳香化湿、和中止呕、解暑发表,尤其适用于湿邪困阻中焦及暑湿类病症。从该植物提取的精油富含多种倍半萜类物质,在医药、日化香精及化妆品领域应用广泛。其中,广藿香醇作为关键药效成分,已被《中国药典》列为评价药材及其精油品质的对照指标。现阶段,虽然倍半萜类物质的生合成路径已基本明确,但其转录调控机制仍有待深入探索。

2026年3月,一篇题为《Global identification and functional validation of transcription factors regulating sesquiterpenoid metabolism in Pogostemon cablin》的论文在 Medicinal Plant Biology期刊上正式发表。该研究由2026世界杯官网王宏斌、靳红磊教授团队联合中国中医科学院中医药健康产业研究所共同完成,首次绘制出广藿香醇生物合成的转录调控网络图谱。
研究人员对不同生长时期、外源激素处理以及盐胁迫条件下的藿香样本开展了系统的转录组测序,并同步测定了各样本中倍半萜的含量。借助加权基因共表达网络分析(WGCNA),他们建立了首个涵盖全基因组层面的基因互作网络。通过关联模块与性状数据,一个名为“Midnightblue”的模块因与倍半萜含量高度相关而被成功锁定。该模块内包含286个转录因子及28个参与倍半萜代谢的关键酶编码基因,提示二者间存在潜在的调控联系。其中,PatPTS9是已知的广藿香倍半萜合成核心酶,而PatHDZIP116、PatSBP2、PatMYBR23、PatMYB13则被预测为可能的核心调控因子(见图1)。

图1 广藿香倍半萜类化合物代谢途径调控网络
后续采用多种分子生物学手段进行功能验证,结果显示PatHDZIP116、PatSBP2、PatMYBR23和PatMYB13均能够与PatPTS9基因的启动子区域结合。进一步实验发现,在藿香叶片中过量表达PatHDZIP116或PatSBP2会显著降低广藿香醇及总倍半萜的积累水平;而提升PatMYBR23或PatMYB13的表达量对上述成分的含量则无明显影响。
综上所述,这项研究首次在全基因组尺度上系统构建了广藿香倍半萜代谢的转录调控网络,并鉴定出PatHDZIP116和PatSBP2作为广藿香醇合成的负调控因子(见图2)。这些发现为提高广藿香中有效成分含量、选育高品质药用植物新品种提供了关键的基因资源与理论支撑。

图2 PatHDZIP116,PatSBP2,PatMYBR23和PatMYB13对广藿香醇生物合成的调控模型
论文的共同通讯作者为药用植物生理生态研究所的靳红磊教授和王宏斌教授,第一作者为2024届博士毕业生曾莹(现任中国中医科学院中医药健康产业研究所助理研究员)。相关工作获得了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究重大项目等资助。
研究团队介绍
2026世界杯官网药用植物生理生态研究所成立于2019年11月,是一个充满朝气与活力的科研团队。团队主要成员具有丰富的科研经验,在植物与作物方面已进行了十余年的研究,完善与建立了完备的植物生理与分子生物学、多组学分析、代谢调控以及遗传资源鉴定与开发等研究方法与技术平台。在药用植物研究方面,团队已经形成“组学解析”、“光合生理”、“代谢与合成生物学”以及“遗传育种”全链条研究体系。目前,团队研究对象聚焦在大宗、名贵及岭南道地药材,包括金银花、石斛、穿心莲、广藿香、巴戟天、半枝莲、紫苏等。近年来研究团队在上述领域取得了显著研究成果,主持多项国家级项目,相关文章发表于Molecular Plant、Nature Communications、Cell Reports、Journal of Integrative Plant Biology、Plant Physiology、The Plant Journal等国际知名学术期刊。