上海交大唐克轩-王玉亮团队揭示青蒿素合成时空调控与黄酮协同增效的双重机制

近日，上海交通大学农业与生物学院唐克轩-王玉亮课题组在国际知名期刊《Plant Biotechnology Journal》和《International Journal of Biological Macromolecules》连续发表两项重要成果，系统揭示了青蒿素合成随叶片成熟逐步下降的分子开关机制，以及黄酮类化合物协同增效的转录调控网络，为高品质青蒿育种和抗疟药物开发提供了关键理论支撑。

破解叶片成熟过程中青蒿素合成衰减之谜

以青蒿素为基础的联合用药（ACT）仍是全球抗击疟疾的核心策略，但青蒿素在植物中的含量极低，且其合成相关基因在幼叶中高表达、随叶片成熟显著下降的特性长期制约着产量提升。针对这一关键科学问题，团队以正向调控青蒿素合成的转录因子AaWRKY9为切入点，通过酵母双杂交筛选发现其与AabHLH93形成紧密互作复合体。多实验验证表明，该复合体在幼叶中高表达，直接激活AaCYP71AV1等关键合成基因启动子，显著促进青蒿素积累；而在成熟叶片中，表达量逐渐降低的茉莉酸（JA）信号导致AaJAZ9蛋白积累，竞争性阻断AaWRKY9与AabHLH93的互作。更关键的是，团队首次发现转录因子AaMYB7在成熟叶片中表达量上升，其蛋白可直接结合AabHLH93，取代AaWRKY9形成抑制性复合体，使青蒿素合成基因转录活性下降49%-71%。

这一“JA-WRKY9-bHLH93-MYB7”调控轴完美解释了青蒿素合成时空特异性衰减的分子机制，相关成果发表于《Plant Biotechnology Journal》。上海交通大学付雪晴助理研究员和中国中医科学院中药资源中心郑汉副研究员为论文共同第一作者，上海交通大学唐克轩教授、王玉亮副研究员、赵静雅副教授为该研究工作共同通讯作者。

发现黄酮类化合物协同增效的共调控枢纽

与此同时，团队针对黄酮类化合物能增强青蒿素抗疟效果、延缓耐药性的重要特性，通过代谢组与转录组联合分析高、低青蒿素化学型植株，发现757种差异代谢物中萜类与黄酮类呈显著正相关。进一步筛选锁定转录因子AaMYB8在分泌型腺毛中特异性高表达，功能验证显示：过表达AaMYB8使青蒿素含量提升1.4-2.2倍，关键黄酮化合物同步显著增加；而抑制株系中两类物质含量均大幅下降，其中EAR抑制株系青蒿素含量仅为野生型的0.15%。该研究首次阐明AaMYB8作为“共调控开关”，同步激活青蒿素与黄酮合成途径关键基因，实现 两类代谢物的协同积累。

本文发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，上海交通大学农业与生物学院在读硕士生韩怡洋为论文第一作者，王玉亮副研究员和唐克轩教授为该论文的共同通讯作者。

双重机制协同推进青蒿育种新策略

两项研究从时空动态调控与代谢网络协同两个维度，系统解析了青蒿素合成的精细调控机制：一方面，WRKY9-bHLH93-MYB7模块响应发育信号，确保青蒿素在幼叶高效合成；另一方面，MYB8整合黄酮与青蒿素通路，为联合用药策略提供代谢工程靶点。两项成果不仅深化了对植物次生代谢调控的理论认知，更指明了通过基因编辑增强MYB8活性、优化WRKY9-bHLH93模块功能，可同时实现青蒿素产量提升与黄酮协同增效的双重目标，对解决全球青蒿素供应短缺及耐药性挑战具有重要应用价值。

该系列研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市科技重大专项等项目的资助。

作者： 农业与生物学院 供稿单位： 农业与生物学院