国家重要野生植物种质资源库支撑解析鱼藤素生物合成完整途径及异源高效合成研究

更新时间：2026-04-07 09:30:27  |  编辑：杨娅娟  

        豆科植物紫穗槐（Amorpha fruticosa）和西非灰毛豆（Tephrosia vogelii）中存在负责鱼藤酮生物合成的关键酶。鱼藤酮类化合物是一类结构复杂的异黄酮衍生物，主要来源于豆科植物，具有悠久的应用历史，南美土著利用其毒鱼活性辅助捕鱼，后因其对昆虫的高效毒性和对哺乳动物的相对低毒而被广泛用作杀虫剂。其核心结构包含一个由顺式稠合的四氢色烯并[3,4-b]色烯构成的B/C环系统以及多个手性中心，这使得其化学全合成极具挑战性。尽管早期的同位素示踪实验推测了大致的生源前体，但其完整的生物合成途径，尤其是关键环化步骤的酶学机制，数十年来一直未被解析。国家野生植物库依托单位/主库中国科学院昆明植物研究所中国西南野生生物种质资源库是亚洲最大的野生生物种质资源库，已保存我国本土野生植物种子超过1.2万种10万份，其中紫穗槐种子40余份，为解析鱼藤酮生物合成途径、挖掘关键功能基因提供了重要的种质资源支撑。

        西湖大学洪本科团队选取紫穗槐（Amorpha fruticosa）和西非灰毛豆（Tephrosia vogelii）为实验对象，通过组织特异性转录组分析与共表达网络，系统筛选并鉴定了负责鱼藤酮生物合成的关键酶 ，首次完整阐明了豆科植物（紫穗槐和西非灰毛豆种子）中鱼藤酮类天然产物的生物合成途径。该研究鉴定出一个关键的非典型2ODD氧化酶，该酶负责催化特征性的顺式B/C环的形成，并揭示了其独特的氧化还原中性的环化机制。基于上述发现，研究团队在本氏烟草中成功构建了长达15个酶的反应途径，实现了六种鱼藤酮类化合物的从头合成。在《Nature Synthesis》上发表了题为“Discovery and engineering of the biosynthesis of rotenoids”的研究论文。该研究为后续通过合成生物学策略在微生物或植物底盘中进行鱼藤酮及其类似物的可持续生产奠定了坚实的酶学基础，更为新一代绿色农药的研发提供了核心理论支撑与技术路径，具有重要的科学价值和产业应用前景。