综述：微生物-分子协同作用促进积雪草（Centella asiatica）中积雪草苷（Centelloside）的生物合成：整合遗传调控与可持续提取技术

《Journal of Plant Growth Regulation》：Microbial-Molecular Synergy for Enhancing Centelloside Biosynthesis in Centella asiatica Integrating Genetic Regulation and Sustainable Elicitation

　　

摘要

积雪草（Centella asiatica）是一种具有药用价值的植物，其有效性源于其中含有的生物活性三萜皂苷——积雪草苷（centellosides），这些皂苷包括 asiaticoside、madecassoside 等成分。尽管积雪草苷在医学上具有重要意义，但它们在自然界中并不会大量积累，且其含量会因组织类型、发育阶段和环境条件而大相径庭。本文综述了现有的微生物学、分子生物学、生物化学和生物技术研究进展，这些方法可通过调节代谢和调控途径来提高积雪草苷的产量。特别强调了 HMGR-SQS-β-AS-CYP716-UGT 途径的协同激活作用。该途径调控着前体物质的生成、β-amyrin 的环化、氧化及糖基化等步骤。通过甲基茉莉酸（MeJA）、冠烯素（coronatine）、前体物质的供给以及光信号调节等方式激活转录因子（MYC2、WRKY、MYB、AP2/ERF），启动活性氧（ROS）-Ca²⁺ 信号通路，并调控信息流向三萜类化合物的生物合成过程，已成为有效的激活手段。此外，与根瘤菌、内生菌和丛枝菌根真菌的相互作用也能通过改变根部分泌物、输送营养物质以及调控防御相关基因的表达来增加代谢产物的积累。目前代谢工程面临的挑战与前景包括基于 CRISPR 的基因编辑、SQS1 和 CYP716A83 基因的重组与过表达，这些技术可实现不受外界因素影响的高效稳定生产。生物反应器系统（如 Plantform?、RITA^?）和合成微生物联合体提供了可扩展的生产平台，而转录、转录后及表观遗传调控方面的突破则进一步提升了生产的精确度。本文构建了一个关于积雪草苷生物合成的生化-分子框架，旨在促进其可持续的医药和商业应用。

图形摘要

此图片的替代文本可能是由人工智能生成的。

积雪草（Centella asiatica）是一种具有药用价值的植物，其有效性源于其中含有的生物活性三萜皂苷——积雪草苷（centellosides），这些皂苷包括 asiaticoside、madecassoside 等成分。尽管积雪草苷在医学上具有重要意义，但它们在自然界中并不会大量积累，且其含量会因组织类型、发育阶段和环境条件而大相径庭。本文综述了现有的微生物学、分子生物学、生物化学和生物技术研究进展，这些方法可通过调节代谢和调控途径来提高积雪草苷的产量。特别强调了 HMGR-SQS-β-AS-CYP716-UGT 途径的协同激活作用。该途径调控着前体物质的生成、β-amyrin 的环化、氧化及糖基化等步骤。通过甲基茉莉酸（MeJA）、冠烯素（coronatine）、前体物质的供给以及光信号调节等方式激活转录因子（MYC2、WRKY、MYB、AP2/ERF），启动活性氧（ROS）-Ca²⁺ 信号通路，并调控信息流向三萜类化合物的生物合成过程，已成为有效的激活手段。此外，与根瘤菌、内生菌和丛枝菌根真菌的相互作用也能通过改变根部分泌物、输送营养物质以及调控防御相关基因的表达来增加代谢产物的积累。目前代谢工程面临的挑战与前景包括基于 CRISPR 的基因编辑、SQS1 和 CYP716A83 基因的重组与过表达，这些技术可实现不受外界因素影响的高效稳定生产。生物反应器系统（如 Plantform?、RITA^?）和合成微生物联合体提供了可扩展的生产平台，而转录、转录后及表观遗传调控方面的突破则进一步提升了生产的精确度。本文构建了一个关于积雪草苷生物合成的生化-分子框架，旨在促进其可持续的医药和商业应用。

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