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浙江農林大學教授吳學謙團隊近日在國際學術期刊《工業作物和產品》在線發表了題為《ThMYB14介導水分脅迫響應促進三葉青黃酮類物質形成的分子機制》的研究論文,首次揭示了水分脅迫調控三葉青類黃酮合成的分子機制,從而科學地闡釋了仿野生林下種植的三葉青品質優于大棚設施栽培三葉青的原因。
三葉青是中國特有的藥用植物,也是畬族常用藥材,畬民稱其為“金線吊葫蘆”,具有清熱解毒、消腫止痛、化痰散結等功效,用于退熱止咳止痛、小兒高熱驚厥、百日咳、毒蛇咬傷等治療。作為浙江省新“浙八味”道地藥材和麗水市“麗九味”重點培育品種,“遂昌三葉青”已獲國家地理標志農產品認證,因其安全高效的藥用功能和適宜林下種植而備受重視,在山區鄉村振興和共同富裕中發揮重要作用。
現代醫學研究證實,三葉青具有顯著的抗病毒、抗炎功效,素有“植物抗生素”的美稱。三葉青中藥飲片的抗炎、抗病毒等藥效主要受類黃酮含量影響。然而,由于三葉青類黃酮形成機制不明,導致生產中無法有效調控,造成三葉青類黃酮含量偏低且品質不穩定。因此,闡明三葉青類黃酮的形成機制成為了當前三葉青高質量發展的關鍵科學問題。
為深入研究三葉青中類黃酮含量影響因素、更好地以新質生產力賦能高品質三葉青栽培,吳學謙團隊對三葉青中的黃酮積累的分子機制進行了數年研究。研究團隊發現,在水分脅迫,也就是基質水分偏低(干旱)或短時水分偏高(下大雨)的逆境條件下,三葉青的類黃酮含量會顯著增加。通過系統研究,該團隊首次鑒定出一個名為ThMYB14的轉錄因子(基因開關),證實它在水分脅迫條件下被激活,調控多個類黃酮合成相關基因的表達,從而促進類黃酮有效成分的形成。
研究團隊通過轉基因毛狀根體系,分別進行了ThMYB14過表達和CRISPR/Cas9基因敲除實驗。相關結果表明,ThMYB14的過表達顯著提高了黃酮含量,而基因敲除則導致黃酮含量下降。此外,酵母單雜交實驗和分子對接分析進一步證明,ThMYB14可直接結合黃酮生物合成關鍵酶基因啟動子上的特定cis-調控元件(MBS、CCAAT-box和MBSI),正向調控其表達,促進黃酮合成。
這一研究結果為水分調控三葉青藥材品質提供了全新思路,也證明三葉青適合“干干濕濕”的水分管理模式(干-濕-干-濕循環),而非現代設施大棚的恒定滴灌或噴霧方式。自然氣候條件下的林下種植三葉青模式,干-濕-干-濕(雨-晴-雨-晴)的林下自然水因子逆境脅迫有利于三葉青類黃酮組分的形成。
吳學謙表示,相關研究成果很好地解釋了為何仿野生種植的三葉青質量品質優于大棚設施栽培,這為山區三葉青產業模式選擇及高質量發展提供了科學依據和新思路,這對九山半水半分田的山區縣通過發展林下仿野生種植高品質三葉青,使綠水青山轉變成金山銀山具有特別重要的指導價值和現實意義。
http://kjb.zjol.com.cn/html/2025-03/07/content_2861990.htm?div=-1 《科技金融時報》:2025.3.7