近日，国家自然科学基金委员会发布2021年度“国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目”立项通知，生命科学学院李玉花教授与薛哲勇教授合作申报的“五加科林药植物离体繁殖过程中三萜皂苷合成的分子调控机制”项目获批立项。
该项目针对东北五加科林药植物天然资源匮乏、林下资源可持续利用难以实现的瓶颈问题，在前期已开发的多种五加科药用植物离体繁殖体系的基础上，拟通过多组学手段分析三萜皂苷生物合成途径的关键酶及转录因子，通过分子遗传学技术手段调节和优化三萜代谢合成流向，提高关键基因表达水平及目标活性物质的合成效率，阐明三萜皂苷代谢调节规律与合成的分子机制，为林药植物离体繁殖过程中三萜皂苷高效积累提供理论与技术支撑。
近年来，李玉花教授团队在产业技术开发方面重点推进人参生物反应器规模化繁殖技术，自主研发5吨级大型生物反应器，由其所培养的人参培养根总皂苷含量与人工种植5～6年生人参总皂苷含量相近（专利技术完成中试）。人参皂苷高效酶转化技术完成小试，推进产业中式技术的开发（Biotech and Bioeng 2020）。在基础研究方面进行五加科植物人参、龙牙楤木、刺人参基因组及代谢途径研究，利用转录组和代谢组的关联分析挖掘三萜皂苷合成的关键酶基因，并解析重要药用次生代谢产物合成途径。同时，围绕林下经济植物及其重要次生代谢产物的生物合成研究方向，李玉花教授协助学院重点引进多名优秀青年人才，形成了一支涵盖植物基因组学、进化生物学、次生代谢、生物化学、合成生物学与细胞工程知识领域的高水平研发团队，拥有基因组解析、代谢物分离与鉴定、关键酶挖掘与鉴定、转录因子调控机制解析与天然产物的工业化合成等全流程开发能力。通过积极合作、协同创新，该团队获得多项自然基金项目、国家科技重大专项课题、黑龙江省应用技术研究与开发计划重大项目的资助，并获批“植物天然活性物质利用国家创新联盟”、“植物天然活性物质的生物合成与利用黑龙江省重点实验室”、国家级虚拟仿真实验教学一流课程。
团队成员薛哲勇教授围绕百合科和禾本科中甾体和三萜皂苷生物合成，解析重楼皂苷生物合成途径（Commu Biol 2022），阐明生物合成关键酶催化机制，定向改造关键酶（Physiol Plantarum 2020; Crit Rev Biochem Mol 2021），筛选植物天然产物的药理活性（Front Pharmacol 2020）。徐志超教授主要对重要林药植物黄檗、水曲柳及黄芩等基因组及药用成分合成代谢途径解析（Plant J 2021）。刘成伟教授主要对真菌次级代谢产物生物合成研究，解析了猴头菇中具有促进神经生长因子功能化合物猴头菌酮类的合成基因簇，将核心基因在米曲霉中表达，以47mg/L的产量生产了前体化合物“苔色酸”，目前正在对后续生物合成基因功能进行解析。
在项目的资助下，该团队将进一步在三萜皂苷合成酶基因的高效表达与优化代谢流向、构建应答外界诱导的顺式作用元件和转录因子的基因回路，实现三萜皂苷的代谢调控与高效合成，争取通过重要理论与技术的突破，助力龙江林药产业发展，为龙江振兴贡献东林力量。
