干旱激活的SbBZR1通过转录级联重编程黄酮代谢以放大黄芩中黄芩苷的生物合成

本研究揭示了黄芩（Scutellaria baicalensis）在干旱胁迫下通过BR-SbBZR1信号轴协调生长抑制与次生代谢增强的分子机制。研究人员通过多组学分析发现，SbBZR1通过上调SbPAL、SbF8H等基因（4.1-6.3倍）并抑制SbGUS（72%下调），实现黄芩苷产量提升3.8倍，为药用植物抗逆育种提供新靶点。

　　

在气候变化加剧的背景下，干旱已成为制约药用植物产量和品质的关键因素。有趣的是，植物在应对干旱时表现出"生长-防御"的权衡策略：虽然营养生长受到抑制，但次生代谢产物如黄酮类化合物的合成却显著增强。这种看似矛盾的现象背后隐藏着怎样的调控奥秘？以黄芩为代表的传统中药材，其核心药效成分黄芩苷(baicalin)的生物合成如何响应环境胁迫，一直是植物生理学和中药现代化研究的焦点问题。

陕西师范大学药用植物资源团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表的研究，首次揭示了油菜素内酯(BR)信号通路核心转录因子SbBZR1在协调黄芩干旱响应与次生代谢中的核心作用。研究人员通过构建SbBZR1超表达突变体(Sbbzr1-1D)，结合代谢通量分析发现，该转录因子能像"分子开关"般动态调控黄酮合成通路：在轻度干旱(1% PEG)时同步提升黄芩苷(+128%)及其苷元(baicalein +196%)；而在Sbbzr1-1D株系中则优先促进糖苷化产物积累（黄芩苷增加3.42倍），使糖苷-苷元比值从野生型的3.93飙升至15.02。

关键技术包括：1) 黄芩毛状根遗传转化体系建立；2) 梯度干旱胁迫实验(1%-5% PEG6000)；3) 代谢组与转录组联合分析；4) 染色质免疫共沉淀(ChIP)验证靶基因结合；5) 外源表油菜素内酯(eBL)处理实验。样本来源于陕西师范大学药用植物种质资源圃的栽培黄芩。

【BR信号通路及相关基因在黄芩中显著响应干旱胁迫】
通过模拟干旱实验发现，5% PEG处理2小时即引发典型胁迫表型。qPCR显示BR信号元件SbBRI1和SbBAK1表达上调2.1-3.5倍，且SbBZR1蛋白去磷酸化水平随胁迫时长递增，暗示BR通路激活是黄芩干旱响应的早期事件。

【BZR1转录因子在药用植物胁迫响应中的核心调控作用】
在拟南芥中异源表达SbBZR1使转基因株系抗旱性显著提升：生物量增加57%，丙二醛含量降低62%。机制上，SbBZR1通过激活AtDHAR1、AtCAT2等抗氧化基因的表达，有效缓解氧化损伤。

【结论与意义】
该研究阐明了SbBZR1介导的"胁迫感知-信号转导-代谢重构"级联反应：干旱→BR信号激活→SbBZR1去磷酸化→靶向调控黄酮合成酶基因(SbPAL/SbF8H)与糖基化基因(SbUBGAT)→抑制脱糖基化酶SbGUS→定向积累黄芩苷。这种精准的代谢重编程策略不仅解析了药用植物"逆境出药效"的科学本质，更为设计"抗逆-优质"协同改良的分子育种提供了新思路，例如通过编辑SbBZR1磷酸化位点创制高黄芩苷含量的抗旱黄芩新品种。

研究还发现BR激素处理可使黄芩苷产量提升2.1-3.8倍，这为开发基于植物激素的栽培调控技术提供了理论依据。作者Xian Li等在讨论中指出，SbBZR1对糖苷/苷元比例的精确调控可能反映了植物在胁迫下优化次生代谢物储存形式的进化适应——将活性成分以更稳定的糖苷形式贮存，既降低细胞毒性，又便于胁迫解除后的快速动员利用。这一发现对理解植物环境适应策略具有普遍意义。