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为探究三七（Panax notoginseng，PN）花中人参皂苷 Rb3的生物合成机制，研究人员开展了从花预分化期到花期结束的研究。结果发现花芽分化期（T2）对 Rb3积累至关重要，明确了相关基因网络和分子通路。该研究为提升 PN 药用价值提供依据1215。
在神奇的植物世界里，三七（Panax notoginseng，PN）宛如一颗璀璨的 “明星”。它以多样的药理作用闻名，特别是在心血管保护和抗肿瘤方面表现卓越，而这一切都归功于其含有的关键成分 —— 人参皂苷。在众多人参皂苷中，Rb
3尤为引人注目，它不仅在 PN 花中含量丰富，还对心血管和神经系统健康有着重要意义，比如能减轻小鼠缺血 - 再灌注损伤，保护心脏，还能对抗顺铂诱导的肾毒性。
然而，目前关于 PN 花生长阶段皂苷的动态变化，以及植物激素如何影响人参皂苷生物合成和积累的研究还十分匮乏。为了填补这些知识空白，来自文山农业科学院、昆明理工大学等研究机构的研究人员开展了一项深入研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法：首先，从云南文山的栽培群体中采集 PN 花样本，并依据花的形态特征将花期分为六个阶段（花 bud 预分化期（T0）、花芽分化期（T1）、budding 期（T2）、初花期（T3）、盛花期（T4）和末花期（T5））；接着，运用超声辅助甲醇萃取结合高效液相色谱（HPLC）技术测定 Rb3含量；通过 RNA 测序（RNA - seq）和生物信息学分析，探究不同花期基因表达的变化；利用靶向激素代谢组学和加权基因共表达网络分析（WGCNA），研究激素水平与基因表达的关系。
研究结果如下：
- 转录组分析揭示 T2 期的关键作用：Rb3含量在 T2 期达到峰值，转录组测序发现 T2 期基因表达变化显著，差异表达基因（DEGs）数量大幅增加，KEGG 富集分析表明这些基因参与多种代谢途径，包括淀粉和蔗糖代谢、脂肪酸降解等，且与次生代谢产物生物合成密切相关，这意味着 T2 期是人参皂苷生物合成的关键时期34。
- 基因集富集分析（GSEA）确定关键基因：对 T2 和 T0 期的 DEGs 进行 GSEA，发现单萜和倍半萜及三萜生物合成等途径显著富集，蛋白 - 蛋白相互作用（PPI）网络分析确定了 SQS1、SQS2 等多个关键基因，同时氨基酸降解途径也被富集，为萜类生物合成提供底物56。
- 人参皂苷生物合成途径重建与基因表达谱分析：重建人参皂苷生物合成途径，发现甲羟戊酸（MVA）途径在 T2 期关键酶基因高表达，是合成萜类骨架的主要途径，而非甲羟戊酸（MEP）途径作用相对较弱。在碳链延伸和萜类化合物形成及修饰阶段，FDPS、DDS 等关键基因在 T2 期高表达，与皂苷含量密切相关78。
- 趋势分析展现代谢途径变化：对 DEGs 进行时间序列趋势分析，发现不同模块基因在不同花期有独特表达模式，参与多种代谢过程，如 T1 期侧重于能量代谢，T2 期与激素调节和萜类生物合成相关910。
- 靶向代谢组学与 WGCNA 揭示激素作用：靶向代谢组学显示不同激素在不同花期有特定变化趋势，WGCNA 构建的基因与激素共表达网络确定了与 T1、T2、T3 期激素相关的关键模块和 hub 基因，如 T2 期的 MYC2，可能参与调节人参皂苷生物合成1112。
- 潜在转录因子（TFs）的鉴定与验证：分析发现多种 TFs 在不同花期有不同表达模式，如 bHLH 家族的 MYC2、MYB 家族的 MYB124 等在 T2 期高表达，可能参与调节人参皂苷生物合成，qRT - PCR 验证了 RNA - seq 结果的准确性1314。
研究结论和讨论部分指出，T2 期在 PN 花人参皂苷 Rb3生物合成中起着核心作用，MVA 途径关键基因的高表达对皂苷合成至关重要。激素在这一过程中发挥着重要的调节作用，不同激素在不同花期的变化影响着人参皂苷的生物合成。此外，多种 TFs 也参与其中，共同构成了复杂的调控网络。然而，目前对于特定激素在生物合成途径中的因果作用，以及 TFs 参与人参皂苷生物合成的调控网络还不完全清楚，未来需要进一步深入研究。
这项研究意义重大，它为深入理解 PN 花中人参皂苷 Rb3的生物合成机制提供了重要依据，为通过基因工程手段提高 PN 的药用价值奠定了基础，也为植物次生代谢研究开辟了新的方向，有望推动药用植物领域的进一步发展。
