浙江
人参皂苷是人参属植物的特征性药用成分，在抗炎和免疫调节等方面的价值已被广泛认可。但人参种植周期长达数年，连作障碍和病害问题也十分突出，行业长期面临供不应求的压力。2026年6月26日，中国中医科学院黄璐琦院士团队与中国科学院分子植物科学卓越创新中心徐麟、湖北医科大学李晨团队在《Nature Communications》上发表题为“Single-cell analyses identify the ginseng embryonic protoderm as a native compartment for high-efficiency ginsenoside production”的研究论文。该研究采用单细胞转录组测序和质谱成像技术对人参胚胎愈伤组织做了精细解析，在单细胞水平上锁定了皂苷生物合成的关键细胞类群。
研究起始，研究团队用不同激素条件处理人参叶片，得到了两类外观和功能迥异的愈伤组织：其中一类颜色发黄、质地致密，能持续产生体细胞胚，被命名为胚胎愈伤组织（EC）；而另一类颜色发白、结构松散，完全没有再生能力，属于非胚胎愈伤组织（NEC）。研究团队随后的代谢组检测结果显示EC的总人参皂苷含量与六年生以上的林下参相当，明显高于栽培参和NEC，其中Re、Ro以及多种稀有皂苷的含量尤其突出。进一步地，研究团队为了搞清楚EC为什么能这么高效地合成皂苷，他们对EC和NEC做了单细胞转录组测序，其中细胞簇2特异表达原表皮标记基因ATML1和PDF2，团队将其判定为原表皮细胞群。此外，鲨烯环氧酶、β-香树脂醇合酶、达玛烯二醇-II合酶以及多个细胞色素P450酶先前已被报道参与人参皂苷的生物合成，而这些基因在单细胞数据中恰好都高度富集在这个原表皮细胞簇里。
随后，团过通过免疫印迹实验发现EC中组蛋白H3第9位赖氨酸乙酰化（H3K9ac）水平很高，NEC中几乎检测不到，而H3K4me3和H3K4me2这两种激活型修饰在两者之间并没有明显差别。进一步的染色质免疫共沉淀测序进一步显示EC基因组范围内的H3K9ac修饰在转录起始位点附近广泛富集，尤其是在皂苷代谢基因β-AS1、CYP716A52v2B、CYP716A47A和胚性再生基因WOX11B、PLT3A、FUS3的启动子区域，富集程度尤其明显。研究团队用组蛋白去乙酰化酶抑制剂曲古抑菌素A处理EC，十天后皂苷合成基因的表达上升了，总皂苷含量也随之提高；反过来用姜黄素处理则抑制了皂苷的合成。他们还尝试过表达与再生能力相关的WOX11B基因，转基因EC的转化效率和发根形成率明显提高，多种人参皂苷组分的产量也比对照组高出不少。这项工作揭示了人参胚胎原表皮作为皂苷合成天然区室的独特价值，同时提供了表观遗传调控和再生因子过表达两套强化策略，为人参皂苷的体外可持续生产以及更广泛的植物天然产物细胞工厂构建开辟了新的思路。
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