编辑推荐：
原花青素（PAs）聚合机制存争议，研究人员以丹参和毛果杨为对象，研究 miR397a 调控漆酶（LACs）对 PAs 聚合的影响。结果发现 miR397a 负调控 PAs 生物合成，LACs 参与 PAs 聚合。该研究为解析 PAs 聚合机制提供新视角。
在植物的奇妙世界里，原花青素（Proanthocyanidins，PAs）扮演着重要角色。它不仅广泛存在于植物的各个部位，保护植物免受生物和非生物胁迫，还在食品、医药等领域有着诸多益处，比如具有抗氧化、抗菌等多种生物活性，对人体健康大有益处。然而，PAs 的聚合机制多年来一直是科学界争论的焦点，尽管对其单体生物合成研究颇多，但对于这些单体如何聚合成 PAs，目前仍处于假设阶段，存在多种假说且缺乏确凿证据。为了揭开这个神秘的面纱，中国医学科学院药用植物研究所的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。通过遗传转化技术，将 Ptr - MIR397a 和 SmLAC1 过表达载体导入农杆菌，进而获得转基因丹参和毛果杨植株；采用 RNA 测序和转录组分析，全面了解基因表达的变化；利用代谢组分析，精准测定代谢物的含量变化；借助 UPLC、Q - TOF 分析以及 NMR 结构分析等技术，深入探究化合物的结构和成分。
研究结果
- miR397a 对 SmLACs 的调控作用：研究人员构建 Ptr - MIR397a 过表达载体并导入丹参，结果发现转基因植株中 miR397a 水平显著升高，而其靶向的 SmLACs，如 SmLAC1、SmLAC23 等表达明显下调，总 LAC 活性也随之降低。这表明 miR397a 的增加会抑制 SmLACs 的表达及其蛋白活性。
- miR397a 对 PAs 和黄酮醇单体含量的影响：对过表达 miR397a 的转基因丹参花朵和毛果杨叶片进行分析，发现其中黄酮醇单体（如儿茶素和表儿茶素）含量显著增加，而聚合态的 PAs（如原花青素 B1、B2、B3 等）含量明显下降。这说明 miR397a 水平的升高会导致 PAs 积累减少，黄酮醇单体积累增加。
- 丹参中原花青素的鉴定：通过 UPLC - MS 对丹参花朵中的原花青素化合物进行分析，鉴定出 A - 型和 B - 型原花青素，包括原花青素 A1、A2、B1、B2 和 B3，证实这些原花青素存在于丹参中。
- SmLAC1 的催化功能：体外实验表明，SmLAC1 重组蛋白能够催化黄酮醇单体聚合生成 PAs，还能将 B - 型原花青素转化为 A - 型。通过对反应产物的结构分析，进一步确认了这些催化反应的发生。此外，动力学参数测定显示 SmLAC1 对底物具有较高亲和力。
- SmLAC1 在 PAs 生物合成中的作用：过表达 SmLAC1 的转基因丹参植株中，总可提取和不可提取的 PAs 含量显著增加，儿茶素和表儿茶素含量下降；而利用 CRISPR/Cas9 系统敲除 SmLAC1 后，结果则相反。这充分证明 SmLAC1 在 PAs 聚合过程中发挥着关键作用。
研究结论与讨论
该研究揭示了 miR397a 在调控 PAs 聚合中的重要作用，发现其通过调节 LACs 影响 PAs 的生物合成。以往关于 PAs 聚合机制的假说虽有一定依据，但体内碳正离子的生成及对 PAs 合成的贡献仍不明确。本研究表明，LACs 催化可能是丹参和毛果杨中 PAs 形成的主要机制，为 PAs 聚合机制提供了新的见解，有助于深入理解植物中 PAs 的合成过程，也为后续相关研究奠定了基础，在植物科学和健康医学领域具有重要意义。
