《Current Plant Biology》：Metabolic Engineering Strategies for Sustainable Production of High-Value
Gyrinops Agarwood Metabolites
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代谢工程可能减少对天然Gyrinops沉香的开发；体外（in vitro）平台支持高价值Gyrinops代谢物的发现与生产；比较了酵母（yeast）、微藻（microalgae）和烟草属（Nicotiana spp.）作为生产宿主；人工智能（artificia
代谢工程可能减少对天然Gyrinops沉香的开发；体外（in vitro）平台支持高价值Gyrinops代谢物的发现与生产；比较了酵母（yeast）、微藻（microalgae）和烟草属（Nicotiana spp.）作为生产宿主；人工智能（artificial intelligence, AI）工具可能加速沉香基因发现；提出了一个用于沉香代谢物工程的模块化框架。
1. Introduction
沉香（Agarwood）是瑞香科（Thymelaeaceae）树种在创伤或微生物侵染后形成的深色树脂心材，其价值主要来自含氧倍半萜和2-(2-苯乙基)色酮（PECs）等复杂次生代谢物。Gyrinops属（如G. versteegii）在印度尼西亚等地区具有重要的生态和经济意义，但天然沉香形成缓慢、产量不稳定，导致过度采伐和非法贸易。所有产沉香树种均被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）附录II。人工诱导技术（如钻孔、真菌接种、化学诱导）虽可加速树脂形成，但品质一致性不足。本文旨在整合组织培养、代谢工程、异源生产和人工智能辅助酶发现等策略，构建模块化生产框架，作为天然沉香的补充而非替代。
2. The Strategic Role of Artificial Agarwood Production
人工诱导（如茉莉酸甲酯（MeJA）和茄病镰刀菌（Fusarium solani）粗提物）可在数月内诱导树脂样物质和特征倍半萜产生，但诱导产物在密度、解剖分布和化学轮廓上常与天然树脂不同。天然沉香在文化、宗教和感官上具有不可替代性，因此实验室系统（如植物细胞培养、工程酵母和烟草属平台）并非旨在替代野生沉香，而是提供可追溯、质量稳定的沉香相关分子，用于香精、化妆品等应用，同时缓解野生种群压力。
3. Chemical and Biological Basis of Gyrinops Agarwood
3.1 Chemical Architecture of Gyrinops Agarwood
Gyrinops沉香的化学成分以含氧倍半萜和PECs为主。从巴布亚天然腐烂原木精油中鉴定出约50–60种化合物，包括β-沉香呋喃（β-agarofuran）、α-愈创烯（α-guaiene）、α-桉叶醇（α-eudesmol）等，并具有抗真菌、抗氧化和细胞毒活性。在接种真菌的G. versteegii中检测到反式石竹烯、大牻牛儿烯D、法尼醇及PEC类色酮。高等级沉香通常富含特定含氧倍半萜和PECs，这些化合物是代谢工程的重点目标。
3.2 Resin Formation and Defensive Roles of Agarwood Metabolites in Gyrinops
树脂形成是树体对创伤或微生物侵染的防御反应。物理损伤（钻孔、剥皮）、化学诱导（水杨酸（SA）、MeJA）和生物诱导（真菌如Fusarium、Aspergillus、Trichoderma等）均可触发防御信号，涉及茉莉酸、乙烯和活性氧。其中真菌接种效果最强，例如F. solani接种可显著增加倍半萜积累。树脂形成具有时间动态性，早期以一般防御化合物为主，后期积累更多复杂含氧倍半萜和PECs。这些代谢物不仅是香气成分，还发挥抗菌和抗氧化等防御功能。
4. In vitro Platforms for Gyrinops
4.1 Micropropagation and Clonal Selection
微繁殖技术可提供均匀、健康的植物材料，用于保护、种植及后续基因转化研究。G. walla和G. versteegii已建立基于MS培养基、细胞分裂素（BAP、激动素（KIN））和生长素（NAA、IBA）的芽增殖和生根方案。Aquilaria属的相关技术更为成熟，如A. crassna优质单株的再生体系。微繁殖是代谢工程中遗传转化和优良基因型筛选的基础。
4.2 Callus Cultures
愈伤组织培养为悬浮细胞系和诱导研究提供中间平台。G. walla和G. versteegii已利用2,4-D和BAP等激素组合诱导叶片或子叶外植体形成愈伤组织，初步化学分析显示可产生萜类化合物。与Aquilaria相比，Gyrinops愈伤组织系统仍处于早期阶段，但可用于筛选诱导子、优化培养基以及评估代谢途径修饰效果。
4.3 Cell Suspension Cultures and Elicitation
细胞悬浮培养可在液体培养基中规模化培养。在Aquilaria sinensis悬浮细胞中，MeJA处理可诱导α-愈创烯、α-蛇麻烯等倍半萜产生，温度影响细胞生长和代谢物积累。A. malaccensis悬浮培养经Trichoderma或F. solani粗提物诱导后出现沉香样香气或色素变化。Gyrinops悬浮培养研究较少，G. walla主要集中在愈伤组织诱导和培养基优化，尚未建立稳定的悬浮细胞系，需要进一步的化学和分子表征。
4.4 Organ Cultures, Adventitious Roots, and Micrografting
器官培养（如茎尖培养、不定根培养）比去分化细胞具有更完整的组织结构。Aquilaria已发展出不定根培养和微嫁接技术，多倍体诱导（秋水仙素/oryzalin）可改变形态和代谢。毛状根培养在其他药用植物中成功，但沉香树种转化效率低，A. sinensis在测试条件下未能产生毛状根，表明存在物种特异性障碍。Gyrinops的毛状根体系仍需优化，但具有潜力。
4.5 Prospects for Genetic and Regulatory Engineering in Agarwood-Producing Trees
遗传工程可通过增加前体供应、减少竞争分支和修饰调控基因来改变代谢流。参考薄荷（M. spicata
