抗癌原料药喜树碱（CPT）的生物制造依赖于全面阐明其生物合成途径。自1967年开始，Wenkert和Winterfeldt分别基于corynantheidine、geissoschizine的化学结构提出了CPT五环母核结构形成的Corynantheidine-Geissoschizine生源假说（1967-1971）。Cordell-Hutchinson根据同位素前体饲喂实验提出了更为合理的Gentianales-type途径（1974-1979）。研究人员基于此假说先后完成了10个上游萜类和色胺途径功能基因的发掘与表征，但下游合成途径的解析仍处于停滞状态。2016年Sadre发现了CPT新的生物合成前体strictosidinic acid，提出了Cornales-type途径假说。学院生物合成化学实验室从一个完整自然年度的成年喜树中发掘并鉴定了两种新的下游合成前体2-hydroxypumiloside, 16-hydroxy-15,16-dihydrocamptothecoside，提出了Modified-Cornales-type生源假说(J. Chromatogr. A, 2020,1620,461036）。

团队随后以实验室培养的喜树幼苗为研究对象，从10种诱导子中筛选出MeJa、AgNO3、PEG三种诱导子，通过单因素实验确定在最佳诱导条件下，三种诱导子可促使CPT含量增加78.6%，73.3%，50.0%（P< 0.05）。采用组学联合解析的方法，发现三种诱导子显著抑制幼苗光合作用，但能明显促进幼苗碳代谢和次生代谢（P< 0.05 ）。根据团队构建的喜树生物碱快速鉴别方法，从诱导组幼苗中发掘15种新型生物碱，25种已知CPT类似物和合成前体，9种萜类途径和15种色胺合成途径前体，首次实现了CPT生物合成途径上下游前体的全覆盖，并建立CPT下游合成前体对三种诱导处理的响应富集特征。同时，本研究累计注释喜树幼苗基因31,825条，新转录本1,303条，超过100 G的SRA数据递交NCBI（BioProject No. PRJNA704189）。根据WGCNA和“诱导-上调”表达特征联合分析策略，从416种CYP450候选基因中优选出12条可能参与喜树碱下游未知氧化步骤的CYP450基因。本研究同时从转录和代谢水平解析了喜树幼苗中喜树碱的生物合成途径应对MeJa、AgNO3、PEG诱导的响应机制，也为后续探索CPT下游合成途径中的未知氧化步骤奠定了基础。

以上研究以题为《Integrative analysis of elicitor-induced camptothecin biosynthesis in Camptothecaacuminata plantlets through a combined omics approach》在国际权威期刊《Frontiers in Plant Science》(中科院TOP期刊，IF=5.753)上发表。该研究由美高梅MGM33999生物资源化学2018级高湖川和2019级王旻吉协作完成，黄乾明教授和蒲祥博士为论文通讯作者。研究由国家自然科学基金、四川省科技厅中央引导地方科技发展项目和大学生创新训练计划项目共同资助。

    文章链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2022.851077