近日，華南農(nóng)業(yè)大學藥用植物研究中心吳鴻教授團隊在International Journal of Biological Macromolecules（中科院一區(qū)Top期刊，影響因子7.7）在線發(fā)表了題為“CgLS mediates limonene synthesis of main essential oil component in secretory cavity cells of Citrus grandis ‘Tomentosa’ fruits（CgLS調(diào)控化橘紅果實分泌囊細胞主要精油成分檸檬烯的合成）”的研究論文。該研究首次系統(tǒng)解析了檸檬烯合酶（CgLS）在化橘紅果實發(fā)育過程中對檸檬烯合成的關鍵作用，并通過基因表達調(diào)控、組織學和細胞學定位、瞬時過表達和RNAi等多種手段證實了基因功能，并深入揭示了檸檬烯在細胞器內(nèi)的合成與運輸途徑，為藥用植物精油的生物合成機制提供新見解，為天然藥物和生物技術應用提供新思路。2023級博士生容寧為該論文第一作者，吳鴻教授和白玫教授為該論文的共同通訊作者。
柑橘皮精油（CPEO）是一種由多種芳香化合物組成的復雜混合物，因其健康益處而備受贊譽。CPEO的組成極為復雜，主要由萜類化合物、酸類、醛類和酯類組成，其中單萜檸檬烯是最豐富的成分，占CPEO的55.4%-91.7% 。檸檬烯具有多種藥理學活性，包括抗氧化作用 、抗炎作用、抗菌作用 、抗癌作用和神經(jīng)保護作用。化橘紅 (ECG)是一種傳統(tǒng)中藥，來自化州柚（Citrus grandis ' Tomentosa '）果實未成熟或接近成熟的干燥外果皮，作為治療劑已有1500多年的歷史，含有豐富的生物活性化合物，包括類黃酮、多糖和精油。在這些成分中，檸檬烯因其藥理活性被廣泛研究，但關于檸檬烯合酶（LS）相關調(diào)控基因的時空細胞學變化的數(shù)據(jù)仍然很少，限制了LS的功能分析。
團隊基于轉錄組學數(shù)據(jù)分析，同時結合體外和體內(nèi)功能驗證確定CgLS顯著促進化橘紅果實分泌囊細胞內(nèi)D -檸檬烯的合成。細胞學、免疫組織化學和免疫細胞化學定位研究表明，CgLS主要在分泌腔細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，隨后轉運到質(zhì)體中積累，在質(zhì)體中合成了檸檬烯并轉運至液泡儲存。研究結果為理解柑橘類植物精油的生物合成提供了重要的細胞學和分子依據(jù)。通過對不同發(fā)育階段果實的分析，揭示了CgLS基因的表達水平與化橘紅果實發(fā)育階段密切相關，為精油產(chǎn)量調(diào)控提供了潛在的靶標。
本研究不僅為柑橘類植物中精油合成的分子機制提供了新的認識，也為天然藥物開發(fā)和生物技術領域的應用開辟了新的方向。
該研究得到了“十四五”廣東省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項目(2022SDZG07)，國家自然科學基金面上項目（32270381），廣東省自然科學基金（2022A1515011086）等項目的資助。
論文鏈接：doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.135671.
