PBJ | 中国农科院烟草研究所杨长青课题组通过烟草腺毛代谢工程及代谢流重定向技术实现天然药物毛喉素的异源高效合成

背景：毛喉素是一种具有多种药理活性的二萜化合物，传统生产依赖从濒危植物毛喉鞘蕊花中提取，化学合成步骤复杂且效率低。植物作为合成生物学的理想底盘，尤其是具有高代谢活性的腺毛结构，为异源生产高价值天然化合物提供了潜力。研究目的：本研究旨在通过烟草腺毛代谢工程及代谢流重定向技术，实现毛喉素在烟草中的高效异源合成，以建立可持续、低成本的生产平台。结论：研究成功向烟草中导入六个关键基因重构了毛喉素合成途径，并利用腺毛特异性启动子驱动基因表达，结合CRISPR/Cas9编辑技术敲除内源竞争性二萜合成基因CBTS，从而将代谢流重定向。最终获得的转基因烟草叶片中毛喉素含量超过了天然宿主，证明了器官特异性代谢工程与代谢流重定向组合策略的有效性，为利用植物生产高价值天然化合物开辟了新路径。