银杏黄酮醇3-羟化酶的异源表达在转基因烟草中起到了关键作用，它调控了黄酮类化合物的代谢途径

《Planta》：Heterologous expression of Ginkgo biloba flavanone 3-hydroxylase acts as a key metabolic switch partitioning flavonoid metabolic flux in transgenic tobacco

黄酮3-羟化酶GbF3H通过抑制NtFLS1激活NtFLS2调控烟草异黄酮与黄酮醇代谢分流，其表达受氮源和ABA调控，具有DIOX_N和2OG-FeII_Oxy结构域特征。

　　

摘要

主要结论

GbF3H作为一种层级调节因子，能够抑制NtFLS1的活性并激活NtFLS2，从而在转基因烟草中将类黄酮的代谢途径从黄酮醇类转向异黄酮类。

摘要

黄酮酮3-羟化酶（F3H）是类黄酮生物合成过程中的关键分支酶，它催化柑橘素（naringenin）转化为二氢山柰酚（dihydrokaempferol），进而引导代谢流向不同的类黄酮分支。在本研究中，我们采用生物信息学、分子特性分析及转基因技术相结合的方法，阐明了Ginkgo biloba中F3H的功能及其调控作用。克隆得到的GbF3H编码一种位于细胞质中的疏水性酸性蛋白，含有2-氧戊二酸依赖性双加氧酶（2-oxoglutarate-dependent dioxygenases）特有的DIOX_N和2OG-FeII_Oxy结构域。表达谱分析显示，GbF3H的转录本在未成熟的果实、产孢的球果以及幼叶中含量最高，并且其表达会受到不同氮形态及脱落酸（ABA）的显著影响。在烟草（Nicotiana tabacum cv. K326）中异源过表达GbF3H后，类黄酮代谢组发生了显著变化，表现为异黄酮类化合物含量显著增加而黄酮醇类化合物含量相应下降。同时进行的转录组分析表明，GbF3H的过表达抑制了关键的类黄酮生物合成基因（Nt4CL、NtFLS1和NtUFGT），同时对NtFLS2的调控具有差异性，这表明存在一种层级化的调控机制来管理类黄酮的代谢网络。综上所述，这些结果确立了GbF3H作为G. biloba中类黄酮代谢流分配的核心调控因子，为理解类黄酮生物合成的调控机制提供了重要见解，并为未来的代谢工程策略奠定了基础。