近日，上海辰山植物园赵清研究组联合郑州大学谢力行团队在药用兰科植物鼓槌石斛(Dendrobium chrysotoxum Lindl.)的甲氧基化活性成分生物合成研究中取得重要突破，相关成果于近日在线发表于国际知名期刊Industrial Crops & Products上。

　　毛兰素(erianin)是一种具有显著抗肿瘤活性的联苄类化合物，在传统中药材鼓槌石斛中含量丰富。联苄类化合物的甲氧基化修饰是丰富其结构多样性、增强生物学活性的重要手段，然而鼓槌石斛中毛兰素生物合成的精确酶学步骤此前尚未被完全解析，限制了其在医药开发领域的应用潜力。

　　研究者系统追踪了鼓槌石斛茎秆不同发育阶段中毛兰素的积累动态，发现毛兰素与另一种主要联苄化合物——gigantol在茎秆发育过程中呈反向积累模式。通过对三个代表性发育阶段茎秆的代谢组学分析，研究者提出了毛兰素的六步生物合成途径，其中四步由氧位甲基转移酶(OMT)催化，凸显了OMT在毛兰素生物合成中的核心作用。

　　进一步通过比较转录组学分析，研究者筛选出17个候选OMT基因，并利用体外酶活实验、体内酶活实验以及烟草瞬时转化系统验证，确认了其中3个DchOMT基因具有预期的催化功能。值得注意的是，这3个DchOMT表现出各异的底物特异性，分别催化毛兰素生物合成途径中的不同步骤。分子对接实验进一步支持了每个OMT与其相应底物之间的稳定结合亲和力。

　　本研究阐明了毛兰素生物合成的关键分子机制，解释了毛兰素在鼓槌石斛中高积累的原因。该发现为联苄类抗肿瘤天然产物的代谢工程和合成生物学提供了有价值的靶点和基因资源。

　　该研究成果以题为“Functional Characterization of O-Methyltransferases Reveals the Stepwise Biosynthetic Mechanism of Erianin in Dendrobium chrysotoxum”，发表于国际知名期刊Industrial Crops & Products(中国科学院农林科学一区TOP期刊)。郑州大学谢力行、河南工业大学孙忠科和上海辰山植物园赵清为该论文通讯作者，郑州大学与上海辰山植物园联合培养研究生陈秋颖参与了该工作。该研究得到了国家自然科学基金，上海市中央引导地方科技发展资金项目和河南省博士后基金支持。

　　文章链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092666902601719X

　　文：中国科学院分子植物科学卓越创新中心辰山科学研究中心药用植物与健康组