人参为享誉“百草之王”的名贵中药材，现代研究证实人参皂苷为人参的主要活性成分，其在心脑血管疾病、抗肿瘤治疗和调节免疫等方面疗效显著并具有巨大的市场需求。然而，人参种植因存在栽培周期长、生长环境要求高且人参皂苷产率低，而人参皂苷高效生物合成与积累主要受控于关键转录因子的调控，但由于人参基因遗传转化难度极大，目前人参皂苷生物合成的转录因子调控及机制研究十分有限且仍未被揭示。

2024年4月12日，国际植物学领域权威期刊《Plant Physiology》在线发表了中南大学生命科学学院罗志勇教授研究团队在调控人参皂苷生物合成方面的最新原创成果。该研究论文题为“Transcription factor PgNAC72 activatesDAMMARENEDIOL SYNTHASEexpression to promote ginseng saponin biosynthesis”（NAC72转录因子激活人参中达玛烯二醇合酶表达促进人参皂苷生物合成），首次发现人参PgNAC72基因具有协同调控人参皂苷的生物合成多个关键酶基因的表达功能，并实现其在人参干细胞（愈伤组织）体系高效表达生产天然药物人参皂苷。

图1PgNAC72促进人参皂苷生物合成的机制

研究表明，NAC转录因子家族在植物生长发育和次生代谢物生物合成中扮演着重要角色，而达玛烯二醇合酶（DDS）是人参皂苷生物合成途径中的关键限速酶，决定人参皂苷生物合成85%的产量。但目前仍未有NAC转录因子家族对人参皂苷生物合成酶调控研究的报道。

罗志勇研究团队从MeJA诱导的人参愈伤组织产生的转录组文库中鉴定了MeJA响应性NAC转录因子基因PgNAC72。PgNAC72主要在人参花中表达，定位于细胞核。在人参愈伤组织中过表达PgNAC72 (OE- PgNAC72 )通过上调达玛烯二醇合酶( PgDDS )的表达，可以显著提高总皂苷水平，特别是达玛烷型人参皂苷。进一步通过电泳迁移率变动分析和双荧光素酶报告活性分析证实，PgNAC72与PgDDS启动子中的NAC元件直接结合，从而激活其转录。人参OE-PgNAC72株系的转录组学和萜类代谢组学分析结果，进一步证实了PgNAC72在促进人参皂苷生物合成中的重要调控作用。

图2PgNAC72转基因愈伤组织的建立及鉴定

图3PgNAC72过表达促进人参愈伤组织中皂苷生物合酶基因的表达及皂苷合成与积累

图4PgNAC72激活达玛烯二醇合酶的表达

中南大学罗志勇教授为该论文通讯作者，中南大学生命科学学院生物化学与分子生物学专业硕士研究生江婷和博士研究生张悦为本文共同第一作者。

该研究成果不仅为人参皂苷的生物合成提供了新的理论基础，也为分子育种和代谢基因工程手段提高人参皂苷产量提供了新的思路和策略。原文链接为：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae202。

初审：罗志勇  复审：胡艺俏  终审：陈超