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桑黄是一类具有重要药用价值的大型真菌，小孔忍冬桑（Sanghuangporus lonicericola）是近年来发现的桑黄孔菌新属（Sanghuangporus）的一个种，未被有效开发。三萜类化合物是桑黄真菌中关键的药效活性成分，其生物合成及合成调控机制是桑黄开发研究领域需要解决的重要科学问题。
我院微生物生理代谢与绿色发酵团队，围绕上述科学问题，率先探究获得了液体发酵体系下有效促进桑黄三萜生物合成的新策略。发现了植物生长调节剂多效唑（PBZ）可显著促进小孔忍冬桑黄三萜的生物合成，并采用转录组、代谢组、遗传学突变体和EMSA等分子生物学方法，阐明了转录因子SlMYB负调控PBZ诱导忍冬桑黄三萜合成的分子机制。成果以“Paclobutrazol induces triterpenoid biosynthesis via downregulation of the negative transcriptional regulator SlMYB in Sanghuangporus lonicericola”为题，发表在Nature旗下一区Top期刊Communications Biology（校定国际重要影响期刊）。博士研究生张冬雪为论文第一作者，王晓玲副教授和刘高强教授为通讯作者。
同时发现了外源添加不饱和脂肪酸（UFA）也可显著诱导桑黄三萜的生物合成，进一步联合靶向萜类代谢组、挥发性代谢组、转录组和蛋白组的多组学分析，初步揭示了UFA诱导忍冬桑黄萜类合成的分子机制。成果以“Multiomics reveals the molecular mechanism of unsaturated fatty acid induced terpenoid biosynthesis in Sanghuangporus lonicericola”为题，发表在Nature旗下一区Top期刊npj Science of Food。博士研究生郭璐为论文第一作者，刘勇男副教授和刘高强教授为通讯作者。
主要结果简介：
论文1 Communications Biology: Paclobutrazol induces triterpenoid biosynthesis via downregulation of the negative transcriptional regulator SlMYB in Sanghuangporus lonicericola
在发酵培养基中添加不同浓度的植物生长调节剂，如多效唑（PBZ）、萘乙酸（NAA）、吲哚乙酸（IAA）和6-苄氨基嘌呤（6-BA），发现100mg/L的PBZ可诱导忍冬桑黄三萜的生物合成，三萜产量大幅提升151.39%。通过代谢组学分析发现，PBZ诱导显著改变了忍冬桑黄的代谢物丰度，PBZ诱导后新产生了18种三萜类化合物，如2α-羟基熊果酸等，表明PBZ诱导后，既增加了忍冬桑黄三萜类化合物的合成量，也增加了三萜化合物的多样性。
转录组分析表明，PBZ诱导后差异表达基因主要富集在萜类生物合成、乙酰辅酶A代谢等途径，参与三萜合成的多个细胞色素P450单加氧酶基因也显著上调，并筛选出一个潜在调控三萜合成的MYB型转录因子SlMYB（g03182）。
通过构建RNA干扰和过表达菌株发现，SlMYB负调控三萜合成相关基因ACAT、MVD、IDI和FDPS的表达；EMSA分析显示显示，SlMYB能直接结合到MVD、IDI和FDPS的启动子区域，从而直接调控三萜生物合成（图1）。
▲图1 SlMYB调控小孔忍冬桑黄中三萜类化合物的生物合成
PBZ抑制转录因子SlMYB促进忍冬桑黄三萜合成的模式图如图2所示。
▲图2 PBZ抑制转录因子SlMYB促进忍冬桑黄三萜合成的模式图
论文2 npj Science of Food: Multiomics reveals the molecular mechanism of unsaturated fatty acid induced terpenoid biosynthesis in Sanghuangporus lonicericola
向液体发酵培养基中添加6种脂肪酸，包括饱和脂肪酸（C16:0和C18:0）、单不饱和脂肪酸（C16：1和C18：1）以及多不饱和脂肪酸（C18：2和C20：4），发现不饱和脂肪酸C18：1，C18：2等可显著提高菌丝生长和三萜含量。
通过靶向萜类代谢组学分析，共鉴定出203种萜类代谢物。C18:1和C18:2处理导致大量差异萜类代谢物上调，而C18:0处理导致的代谢差异较小；挥发性代谢组鉴定出忍冬桑黄中210种挥发性萜类代谢物，C18:1和C18:2处理组均增加了与气味相关的萜类化合物水平，如具有草本气味的α-法尼烯等。
转录组和蛋白质组分析显示，C18:1和C18:2较C18:0对转录本和蛋白质的表达水平影响更大。基因集富集分析（GSEA）表明，C18:1和C18:2较C18:0更显著激活了萜类生物合成、脂肪酸降解和MAPK信号通路，并抑制了多个转录因子（图3）。
▲图3 转录组和蛋白组分析UFA对忍冬桑黄的影响
通过双向正交偏最小二乘法（O2PLS）分析发现，UFA诱导下，萜类生物合成、脂肪酸降解和MAPK信号通路中的基因和蛋白与萜类代谢物水平呈正相关，而多个转录因子呈负相关（图4）。
▲图4 O2PLS构建转录本和蛋白质与萜类代谢物关联网络
以上研究工作得到了湖南省科技创新团队项目（2021RC4063）和湖湘青年英才（2023RC3157）等项目资助。在读研究生唐钰琳、颜梦姣、刘远根（硕）、刘必扬（博）、王浩锦（博）等，以及在读本科生符赢文、万丽楠等参与了上述2项研究工作。（一审王晓玲 二审王永红 终审张先勇）
【全文链接】
论文1 Communications Biology: Paclobutrazol induces triterpenoid biosynthesis via downregulation of the negative transcriptional regulator SlMYB in Sanghuangporus lonicericola
https://doi.org/10.1038/s42003-025-07987-z
论文2 npj Science of Food: Multiomics reveals the molecular mechanism of unsaturated fatty acid induced terpenoid biosynthesis in Sanghuangporus lonicericola
