1月21日，我校北京中醫藥研究院中藥現代研究中心劉曉研究員、史社坡研究員、李軍研究員團隊圍繞瀕危中藥肉蓯蓉藥效物質生物合成方向的研究論文 Complete pathway elucidation of echinacoside in Cistanche tubulosa and de novo biosynthesis of phenylethanoid glycosides 在Nature雜志子刊、自然指數期刊 Nature Communications 發表。文章首次報道了管花肉蓯蓉中結構最為復雜的苯乙醇苷類成分—松果菊苷的全生物合成途徑，并實現了23個苯乙醇苷類化合物在煙草中的異源從頭合成。
肉蓯蓉為一味著名的珍稀名貴補益中藥，始載于《神農本草經》，具有補腎陽、益精血、潤腸通便、延緩衰老等功效，被譽為“沙漠人參”。肉蓯蓉為沙生寄生植物，野生資源瀕臨枯竭，被列入《瀕危野生動植物種國際貿易公約（CITES）》附錄Ⅱ。以松果菊苷 (echinacoside) 為代表的苯乙醇苷類化合物 (phenylethanoid glycosides，PhGs) 為肉蓯蓉的特征性成分，也是《中國藥典》中肉蓯蓉藥材質控的指標性成分。具有改善性功能、提高學習記憶能力、防治神經退行性疾病等生物活性。
近年來，利用合成生物學策略實現活性天然產物生物合成途徑的異源重構，構建細胞工廠實現關鍵活性成分的異源合成，成為突破珍稀瀕危中藥材關鍵活性成分來源難題的有效途徑。“支持珍稀瀕危中藥材替代品的研究和開發利用”已明確寫入《中共中央 國務院關于促進中醫藥傳承創新發展的意見》中。目前，以松果菊苷為代表的肉蓯蓉苯乙醇苷類化合物的生物合成通路尚未被完全解析。
該研究以松果菊苷為目標，成功完成了14條相關基因的克隆鑒定，首次揭示了由酪氨酸起始至松果菊苷的全生物合成途徑。明晰了肉蓯蓉中兩條與酪醇生物合成相關的路徑，并鑒定了酪醇后修飾階段裝配生成松果菊苷相關的糖基轉移酶、酰基轉移酶及P450羥化酶。進一步在煙草中重構該合成途徑，在不添加任何外源前體的情況下，成功實現了紅景天苷、桂葉苷A、桂葉苷B、syringalide A，syringalide A-3′-rhamnoside 等5個已知和18個新穎苯乙醇苷的異源從頭合成。
此項研究為其它苯乙醇苷類化合物生物合成途徑的解析提供了重要啟示，亦為復雜結構苯乙醇苷類化合物的異源合成提供了理想的基因元件，還為肉蓯蓉優良品種選育及苯乙醇苷類創新藥物研發奠定了堅實的基礎，具有重要的科學價值和應用前景。
圖管花肉蓯蓉中松果菊苷全生物合成途徑