aBIOTECH | 漆小泉团队构建从头合成异荭草素的酿酒酵母菌株

异荭草素（Isoorientin）是黄酮碳苷化合物，已被证实具有抗肿瘤、抗炎及缓解神经性疼痛等多种生物活性，同时兼具抑菌和抑蚜虫的农业应用潜力，具有良好的应用前景。然而，其规模化生产面临瓶颈：植物提取受限于天然含量低及品种、环境条件的差异，而化学合成则路线冗长且经济性不佳。微生物合成因此成为可持续生产异荭草素的理想替代方案。

近日，中国科学院植物研究所漆小泉研究员团队在aBIOTECH 发表了题为“Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for de novo biosynthesis of isoorientin”的研究论文。该研究采用模块化策略，在酿酒酵母中成功构建了从葡萄糖到异荭草素的完整生物合成途径，通过优化三个功能模块，首次实现了异荭草素的从头合成（图1）。

作者首先优化了柚皮素合成模块，以能合成20 mg/L柚皮素的酿酒酵母菌株Zi-NAR为出发菌株，对上游合成途径进行优化：通过强化莽草酸途径、引入植物酪氨酸合成途径、增强胞质丙二酰辅酶A供给以及重定向线粒体乙酰辅酶A通量，结合关键基因（4CL）剂量优化，将柚皮素产量从20 mg/L提升至160.94 mg/L，为下游产物的合成奠定了坚实的前体基础（图2）。

在此基础上，作者进一步构建了木犀草素合成模块，通过体内筛选不同物种来源的黄酮合酶（FNS）和黄酮3’-羟化酶（F3’H），鉴定出CYP93G1与SbFBH2的组合催化效率最优。由于这两个酶属于细胞色素P450酶，其活性依赖于辅因子供给和内质网膜环境，作者进一步通过多拷贝基因整合、增强辅因子NADPH和血红素供给、以及扩大内质网膜面积等策略改善了P450酶的催化微环境，将木犀草素产量从0.27 mg/L提升至3.53 mg/L（图3-5）。

最终，作者引入黄酮6-C-糖基转移酶，并优化培养基中葡萄糖浓度、构建UDP-葡萄糖再生模块，成功实现了异荭草素的从头生物合成，摇瓶产量达到3.17 mg/L（图6）。

综上，该研究首次实现了异荭草素在酿酒酵母中的从头生物合成，为P450主导的植物黄酮途径在微生物中的重构提供了可推广的工程框架。

该研究得到了国家自然科学基金（32430009）、国家重点研发计划（2022YFD2200601）及中科农福（北京）生物技术有限公司的资助。感谢中国医学科学院药物研究所的訾佳辰教授提供柚皮素合成出发菌株。中国科学院植物研究所公共技术平台提供了技术保障。中国科学院植物研究所博士生宋照昀为本文第一作者，漆小泉研究员为通讯作者。

引用本文：

Song Z, Zhang F, Qi X. Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for de novo biosynthesis of isoorientin. aBIOTECH 2026:100085.

https://doi.org/10.1016/j.abiote.2026.100085

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