三七隶属于五加科人参属,是我国特有的一种传统名贵中草药,也是云南最重要的大宗药材之一。中国科学院昆明植物研究所与云南农业大学合作,研究了1年生和3年生三七总皂苷合成的特点,初步揭示了3年生三七中皂苷较高含量分子机理。

三七主要的活性成分为三七总皂苷,具有较好的抗炎、抗肿瘤、抗动脉粥样硬化和降血压、降血糖等药理活性。三七总皂苷在三七根中的含量较低,通常需要3年或3年以上的种植时间来积累,这也是三七需要生长到3年才能达到采收要求的原因。但长期以来,人们对三七总皂苷积累随着生长年限的增加而增加的分子机理不清楚。而且,目前对三七皂苷合成酶基因的了解也较少,极大地限制了三七皂苷生物合成的研究。

中国科学院昆明植物研究所功能基因组学与利用团队吴劲松课题组联合云南农业大学朱书生团队,利用分析化学、转录组学和分子生物学的方法,深入分析了1年生和3年生三七总皂苷合成的特点。研究结果表明:三七皂苷R1,Rb1, Rg1在3年生三七根中的含量较高,是1年生根中含量的8倍多;与此对应的,皂苷的合成酶基因鲨烯氧化酶、达玛烯二醇合成酶等的表达水平,在3年生三七中均有显著提高。同时转录组数据还表明,3年生三七的初级产物合成和代谢能力降低了,而次级产物合成和代谢的能力提高了。他们还克隆了三七中的达玛烯二醇及原人参二醇可能的合酶基因,通过基因转化的方法,验证了它们的功能,并获得了高产达玛烯二醇和原人参二醇的栽培烟草。

研究初步揭示了3年生三七中的皂苷含量较高的分子机理,为今后高产三七皂苷的生物工程合成奠定了基础。相关研究成果已发表于植物学期刊《植物》上。