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林学院科研团队在农林科学领域国际Top期刊发表封面文章

  近日,林学院贾黎明教授课题组完成的关于无患子三萜皂苷生物合成分子调控机制的论文“Metabolome and transcriptome analysis reveals the transcriptional regulatory mechanism of triterpenoid saponin biosynthesis in soapberry (Sapindus mukorossi Gaertn.)”以封面文章形式(Front Cover)发表在农林科学领域国际Top期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(IF= 5.279,一区)上,森林培育学科博士研究生徐圆圆为第一作者,博士研究生赵国春为共同第一作者,贾黎明教授和陈仲副教授为通讯作者,北京林业大学为第一完成单位。

 

 

  无患子是一种集日用化工、生物医药、生物质能源、绿化美化、生态修复和历史文化于一体的综合利用价值较高的多功能经济树种,其果皮富含三萜皂苷,是天然非离子型表面活性剂;同时,无患子皂苷还具有抗菌、抗肿瘤、保护心脑血管系统、杀虫等多种生物活性。目前,关于无患子三萜皂苷的研究主要集中在单个皂苷的提取、分离、结构鉴定及其药理活性研究等方面,而果皮皂苷成分及其变化规律、皂苷生物合成的分子调控机制等研究几近空白。针对上述问题,本研究选取无患子果实发育的8个关键时期,通过代谢组和转录组学联合分析,对无患子果皮皂苷成分及其动态变化规律、生物合成调控机制等进行了研究。结果表明:无患子果皮中共鉴定出54种三萜皂苷,其中25个在不同时期差异积累。基因注释得到了所有参与无患子三萜皂苷生物合成途径中22个关键酶的135个基因,包括49个皂苷元骨架合成候选基因和86个骨架修饰候选基因。通过Mfuzz聚类和加权基因共表达网络分析,获得了多个皂苷特异性模块/基因簇,并构建了参与皂苷生物合成的转录因子-基因调控网络。此外,酵母单杂和电泳迁移率试验等表明,SmbHLH2、SmTCP4和SmWRKY27可能通过调控SmCYP71D-3参与无患子果皮三萜皂苷的生物合成过程。该研究获得的三萜皂苷靶向代谢组学和高通量测序数据,增加了对无患子果皮三萜皂苷的认识,丰富了三萜皂苷生物合成途径的基因资源,可为无患子皂苷高值化利用及其生物合成途径的解析奠定前期理论基础,也为无患子良种选育和高效培育技术研究提供参考。

 

  

  该研究得到了国家自然科学基金(32071793)和国家科技基础资源调查专项(2019FY100803)的资助。

  

  文章链接:https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c01672

 

  封面链接:https://pubs.acs.org/toc/jafcau/70/23

作者:徐圆圆、陈仲;审稿:贾黎明      |     编辑:高大为; 审核:杨金融