aBIOTECH | 基因工程提升迷迭香酸含量，强化异叶青兰毛状根降脂护肝潜力

异叶青兰（Dracocephalum heterophyllum Benth.）是唇形科青兰属的重要药用植物，在藏医药体系中应用广泛。异叶青兰富含迷迭香酸（RosA）等多种活性物质，具有显著的护肝、抗氧化及抗炎等功效。目前异叶青兰并未实现规模化种植，药用资源主要依赖于野外采挖，而该植物大多分布于中高海拔地区，野外采挖不仅获取难度大，并且会对当地生态造成破坏。因此，如何在摆脱野生资源依赖的前提下实现药用成分的高效生产，成为亟待解决的问题。

近日，中国科学院西北高原生物研究所王洪伦研究员团队与青岛生物能源与过程研究所付春祥研究员团队合作在aBIOTECH 发表了题为“Overexpression of ROSMARINIC ACID SYNTHASE enhances the hepatoprotective potential of Dracocephalum heterophyllum hairy root cultures”的研究论文，为利用毛状根培养体系生产高值化迷迭香酸提供了新策略，并为开发具有降脂保肝功能的天然健康产品奠定了重要技术基础。

首先，该研究建立了异叶青兰的组培快繁技术体系，并比较了腋芽丛生芽诱导与胚性愈伤组织分化两种离体再生途径的效率。通过以无菌苗为外植体来源，该研究分别选取腋芽用于丛生芽的诱导，叶片和叶柄用于愈伤组织诱导。腋芽诱导再生途径两个月内增殖系数可达4.8，而愈伤组织途径分化效率较低，四个月内增殖系数仅约1.3。综合比较，腋芽诱导途径在增殖效率和培养周期上均显著优于愈伤组织途径，因此被确定为异叶青兰离体快繁的主要方法。

图1. 异叶青兰高效组培扩繁技术体系的建立

在建立异叶青兰高效组培快繁技术体系的基础上，进一步利用发根农杆菌LBA9402和K599侵染不同外植体，成功诱导出毛状根。结果显示，LBA9402对茎段的侵染效果最佳，毛状根诱导率最高可达23.3%。

接下来，为实现异叶青兰毛状根中迷迭香酸的高效积累，该研究构建了携带彩叶草（Coleus blumei）迷迭香酸合酶基因（CbRAS）的表达载体，并将其转化异叶青兰茎段，共获得15个候选毛状根系。eGFP荧光筛选和PCR鉴定获得7个RAS过表达的阳性毛状根系，CbRAS的转化效率达到53.9%。qRT-PCR检测进一步证实，所有阳性根系中RAS的转录水平均显著高于对照。

HPLC分析表明，迷迭香酸是异叶青兰毛状根中主要的苯丙烷类代谢物。RAS的过表达可进一步提高其含量，7个阳性系中迷迭香酸含量为空载体对照的1.2至2.1倍，其中OE-1系含量最高，达到16.9 mg/g干重。

最后，为了评价异叶青兰毛状根的降脂护肝效果，该研究以油酸诱导的HepG2细胞脂质积累模型为评价体系，比较了野生植株、空载体对照及RAS过表达毛状根提取物的活性差异。结果显示，野生植株和空载体对照提取物均可显著抑制油酸诱导的甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）及转氨酶（ALT、AST）水平的升高。其中，RAS过表达毛状根提取物对TG和TC的抑制效果显著优于空载体对照，对ALT、AST和MDA水平也表现出一定的改善趋势，且整体活性与提取物中迷迭香酸含量呈正相关。上述结果表明，通过基因工程提高迷迭香酸含量可进一步增强异叶青兰毛状根降脂护肝的潜力。

该研究得到了国家草业技术创新中心创新平台建设专项基金（CCPTZX2024QN13）、青海省科技重大专项（2023-SF-A5）、国家自然科学基金（No. 32570422）等项目的资助。中国科学院西北高原生物研究所博士研究生曹璐、青岛生物能源与过程研究所副研究员吴振映和曹英萍为该论文的共同第一作者，青岛生物能源与过程研究所付春祥研究员与西北高原生物研究所王洪伦研究员为共同通讯作者。引用本文：

Cao L, Wu Z, Cao Y, Ren L, Hu N, Liu Y, et al. Overexpression of ROSMARINIC ACID SYNTHASE enhances the hepatoprotective potential of Dracocephalum heterophyllum hairy root cultures. aBIOTECH 2026;7(4):100087.

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