朱 源，李檢秀，李堅(jiān)斌，黃日波

(1.廣西科學(xué)院，非糧生物質(zhì)酶解國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家非糧生物質(zhì)能源工程技術(shù)研究中心，廣西生物質(zhì)工程技術(shù)研究中心，廣西生物煉制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530007；2.廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西南寧 530004)

0 引言

藥用植物是中藥材的主要來源，其植株的全部或特定組織中含有特殊藥效成分，可作為保健食材或藥物，預(yù)防和治療疾病。中國地域遼闊，氣候多樣，已知植物品種約25.7萬種。中國是藥用植物資源最豐富的國家之一，第四次全國中藥資源普查結(jié)果顯示，我國有野生藥用資源1.3萬余種，特有藥用植物3 150種[1]。廣西具有中藥資源7 088種，其中藥用植物5 996種，中藥資源和藥用植物數(shù)量目前居全國第一。藥用植物產(chǎn)生的特殊(或次生)代謝物，具有豐富的結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的生物活性，是現(xiàn)代藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的天然產(chǎn)物庫[2]。根據(jù)生物合成類型，藥用成分可分為萜類、生物堿、苯丙類及其衍生物三大類。

萜類化合物是大部分藥用植物的有效成分，是已知最古老、結(jié)構(gòu)最多樣化、分子種類最多的次級代謝產(chǎn)物，目前已發(fā)現(xiàn)鑒定的萜類化合物超過7萬種[3]。萜類化合物在藥用植物組織中分布廣泛，而且骨架龐雜，結(jié)構(gòu)多樣。從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，萜類化合物以異戊二烯單元(C5單元)分子骨架為基本結(jié)構(gòu)單元。從生物合成源來看，甲戊二羥酸(Mevalonic Acid，MVA)是其生物合成的關(guān)鍵前體，其分子式符合(C5Hx)n通式。根據(jù)異戊二烯單元的數(shù)目，萜類化合物可分為半萜、單萜、倍半萜、二萜、二倍半萜、三萜、四萜、多聚萜，如單萜香葉醇(Geraniol)[4]、倍半萜青蒿素(Artemisinin)[5]、二萜雷公藤甲素(Triptolide)[6]、三萜皂苷(Triterpenoid saponins)[7]、四萜類胡蘿卜素(Carotenoids)[8]等。萜類化合物藥理活性和生物學(xué)功能也不盡相同，如青蒿素是抗瘧疾藥物[9]、紫杉醇是抗癌藥物[10]、穿心蓮內(nèi)酯是抗菌消炎藥[11]、四環(huán)三萜類皂苷(人參皂苷、田七皂苷、絞股藍(lán)皂苷)可提高機(jī)體免疫力[12]、羅漢果苷是功能性甜味劑[13]、胡蘿卜素類化合物是抗氧化劑[14]。其中，四環(huán)三萜類皂苷是人參、西洋參和田七等名貴中藥材的主要藥效成分，具有抗癌、抗衰老、抗疲勞、抗心律失常、改善記憶力、保護(hù)神經(jīng)和治療心血管疾病等多種作用。素有“南方人參”“不老長壽藥草”美譽(yù)的絞股藍(lán)也含有大量的四環(huán)三萜類皂苷，具有抗腫瘤、調(diào)節(jié)血脂和血糖、保護(hù)肝臟、抗衰老等多種藥理活性。

四環(huán)三萜皂苷作為三萜類化合物的重要次生代謝物之一，由6個(gè)異戊二烯單元(C5H8)組成其骨架結(jié)構(gòu)。目前，四環(huán)三萜類化合物主要從自然生物資源中直接提取純化獲得，該法嚴(yán)重依賴大量生物資源的獲取和消耗，面臨野生資源匱乏、地域分布窄、人工種植周期長等諸多限制，且提取和純化過程復(fù)雜、成本高昂[15]。例如，7年生人參根部總皂苷含量僅占根部干重的2%左右，一些具有重要藥用活性的稀有皂苷含量更是低于十萬分之一[16，17]。四環(huán)三萜類化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含有多個(gè)手性中心，化學(xué)合成過程中容易形成難以分離的非活性甚至是有毒的光學(xué)異構(gòu)體。此外，其化學(xué)合成過程復(fù)雜、轉(zhuǎn)化率低、能耗高，所使用的有機(jī)溶劑容易對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，難以滿足未來可持續(xù)綠色工業(yè)化的需要[18]。植物組織細(xì)胞培養(yǎng)法可以大幅降低植物生長周期、有效避免使用重金屬和有機(jī)溶劑。然而該方法與常規(guī)微生物發(fā)酵相比，步驟煩瑣、操作復(fù)雜、轉(zhuǎn)化率低、細(xì)胞生長周期長、成本高昂，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)[19]。隨著高通量測序技術(shù)和分子生物學(xué)基因編輯技術(shù)的逐漸成熟，一條可持續(xù)發(fā)展的替代途徑受到生物科學(xué)家們的關(guān)注：合成生物學(xué)通過整合基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)等多組學(xué)研究，利用生物信息學(xué)技術(shù)挖掘和鑒定傳統(tǒng)藥用植物活性成分合成途徑中涉及的關(guān)鍵基因，闡明天然產(chǎn)物的合成機(jī)理；在微生物中模擬藥用植物代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)人工合成途徑，構(gòu)建微生物“人造細(xì)胞工廠”；利用廉價(jià)的碳源和氮源定向合成高附加值、稀有、特殊用途的天然化合物。隨著研究不斷深入，合成生物學(xué)技術(shù)極大地提高了微生物“細(xì)胞工廠”生產(chǎn)目標(biāo)天然產(chǎn)物的能力[20]。因此合理利用合成生物學(xué)設(shè)計(jì)思維，在微生物宿主中重構(gòu)底盤細(xì)胞前體合成途徑、引入天然產(chǎn)物關(guān)鍵修飾基因、改造全局代謝網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)饶K，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)天然產(chǎn)物的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)[21，22]。

近年來，藥用植物四環(huán)三萜類化合物的研究主要集中在提取工藝、成分分析及藥理活性方面。隨著分子生物學(xué)研究的不斷深入，藥用植物四環(huán)三萜皂苷的生物合成途徑中的功能基因成為藥用植物學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文對常見的藥用植物四環(huán)三萜皂苷的生物合成學(xué)研究現(xiàn)狀展開論述，重點(diǎn)介紹了以達(dá)瑪烷型、葫蘆烷型、環(huán)阿屯烷型為代表的幾類化合物的生物合成研究進(jìn)展，在高效合成四環(huán)三萜皂苷，推動藥用植物資源可持續(xù)利用等方面具有參考意義。

1 藥用植物中四環(huán)三萜皂苷的生物合成途徑

三萜類化合物的合成途徑有兩種：一是細(xì)胞質(zhì)體中的2-甲基赤蘚糖-4-磷酸途徑(Methylerythritol Phosphate Pathway，MEP)，主要參與二萜、單萜、類胡蘿卜素、異戊二烯等的生物合成；二是胞漿中的甲羥戊酸途徑(Mevalonate Pathway，MVA)，主要參與單萜、半倍萜和三萜等次生代謝產(chǎn)物的生物合成。至今，三萜類化合物的生物合成途徑逐漸明晰，其生物合成途徑可分為3個(gè)階段。

首先，異戊二烯焦磷酸(Cisopentenyl Pyrophosphate，IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸(Dimethylallyl Diphosphate，DMAPP)均可通過MVA途徑和MEP途徑形成，兩種途徑可以通過交換IPP和DMAPP調(diào)節(jié)生物體萜類化合物的合成。

其次，牻牛兒基焦磷酸合酶(Geranyl Diphosphate Synthase，GPS)催化IPP和DMAPP，合成牻牛兒基焦磷酸(Geranyl Diphosphate，GPP)，IPP與GPP在法呢烯焦磷酸合酶(Farnesyl Pyrophosphate Synthase，F(xiàn)PS)的催化下形成法呢烯焦磷酸酯(Farnesyl Diphosphate，F(xiàn)PP)。隨后角鯊烯合酶(Squalene Synthase，SQS)催化FPP頭尾結(jié)合成角鯊烯(Squalene，SQ)，并在鯊烯環(huán)氧化酶(Squalene Epoxidase，SQE)的作用下進(jìn)一步催化形成2,3-環(huán)氧鯊烯(2,3-Oxidosqualene)。2,3-環(huán)氧鯊烯在不同種類的氧化鯊烯環(huán)化酶(Oxidosqualene Cyclases，OSC)的催化下，經(jīng)環(huán)化、重排得到結(jié)構(gòu)多樣化的三萜骨架。

最后，經(jīng)過一系列修飾酶，如細(xì)胞色素P450酶(Cytochrome P450 Monooxygenase，CYP450)、糖基轉(zhuǎn)移酶(UDP-Glycosyltransferases，UGT)等進(jìn)行三萜骨架修飾[23]，從而合成結(jié)構(gòu)多樣和功能各異的三萜類化合物，具有代表性的藥用植物四環(huán)三萜皂苷主要包括達(dá)瑪烷型、葫蘆烷型、環(huán)阿屯烷型和羊毛脂烷型。

2 常見四環(huán)三萜類化合物及其研究現(xiàn)狀

2.1 達(dá)瑪烷型

人參、西洋參、田七是傳統(tǒng)名貴中藥，需要在特定地域條件下生長3—6年才能收獲。其主要活性成分是四環(huán)三萜皂苷[24]，具有抗腫瘤、抗癌、抗心律失常、保護(hù)神經(jīng)、治療心血管疾病、提高機(jī)體免疫力等多種藥理活性[25]。素有“南方人參”美譽(yù)的絞股藍(lán)中也含有大量四環(huán)三萜皂苷[26]。目前已從人參中鑒定出皂苷150多種，從田七中鑒定出70多種，從絞股藍(lán)中鑒定出200多種，這些皂苷以達(dá)瑪烷型三萜皂苷為主。達(dá)瑪烷型四環(huán)三萜皂苷的共同前體2,3-環(huán)氧鯊烯，首先通過達(dá)瑪烯二醇合酶(Dammarenediol-Ⅱ Synthase，DS)催化生成達(dá)瑪烯二醇(Damanediol，DM)；其次在細(xì)胞色素P450酶(CYP450)的作用下，生成原人參二醇(Protopanaxadiol，PPD)和原人參三醇(Protopanaxatriol，PPT)；最后通過糖基轉(zhuǎn)移酶(UGT)進(jìn)行糖基化修飾，分別在原人參二醇的C3和/或C20位點(diǎn)，原人參三醇的C6和/或C20位點(diǎn)，以及其他位點(diǎn)進(jìn)行糖基化修飾，進(jìn)一步分化為不同的人參/田七/絞股藍(lán)皂苷(圖1)。

圖1 人參皂苷及羅漢果苷生物合成途徑Fig.1 Biosynthesis pathway of ginsenoside and mogroside

王冬等[27]在構(gòu)建釀酒酵母細(xì)胞工廠、優(yōu)化MVA途徑工程菌的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用途徑的模塊化及組合優(yōu)化、基因元件篩選、密碼子優(yōu)化、反義RNA技術(shù)、發(fā)酵工藝等技術(shù)策略，通過基因模塊組合優(yōu)化的方法獲得由丹參法尼基焦磷酸合酶(SmFPS)和擬南芥鯊烯合酶 (AtSQS2)組成的功能模塊，顯著提高三萜類化合物前體的含量。該課題組首次將三萜合成通量提高到 10 g·L-1級別，構(gòu)建出產(chǎn)量高達(dá) 15 g·L-1達(dá)瑪烯二醇的酵母細(xì)胞工廠。Jung等[28]對人參轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測序和組裝，鑒定了2個(gè)參與人參皂苷生物合成的糖基轉(zhuǎn)移酶(PgUGT74AE2和PgUGT94Q2)，隨后將這2個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶基因與達(dá)瑪烯二醇合酶(PgDS)和原人參二醇合酶(PgPPDS)基因一起導(dǎo)入酵母細(xì)胞，從頭合成人參皂苷Rg3。結(jié)果表明2個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶是人參皂苷Rg3合成的關(guān)鍵酶。

同期，Wang等[29]在人參中克隆并鑒定2個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶(UGTPg29和UGTPg45)，通過建立2個(gè)酵母細(xì)胞工廠，以葡萄糖為原料，實(shí)現(xiàn)了稀有人參皂苷Rg3和Rh2的人工生物合成。隨后該課題組系統(tǒng)地優(yōu)化了酵母底盤細(xì)胞，為前體合成提供充足碳通量，提高C3-OH位點(diǎn)糖基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)水平和效率，通過10 L發(fā)酵罐補(bǔ)料發(fā)酵，人參皂苷Rh2產(chǎn)量達(dá)到2.25 g·L-1[30]。

2.2 葫蘆烷型

羅漢果甜苷是在羅漢果果實(shí)中發(fā)現(xiàn)的葫蘆烷型四環(huán)三萜皂苷，近年來在世界各地被廣泛用作天然食品甜味劑[31]，其本身具有抗炎抗菌、抗腫瘤、降血糖、增強(qiáng)免疫力等多種藥理活性。葫蘆烷型四環(huán)三萜皂苷的共同前體2,3-環(huán)氧鯊烯在葫蘆二烯醇合酶(Cucurbitadienol Synthase，CDS)的作用下生成葫蘆二烯醇(Cucurbitadienol)。隨后，葫蘆二烯醇在細(xì)胞色素P450酶和糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，依次形成羅漢果醇(Mogrol)和羅漢果苷(Mogroside)(圖1)。研究發(fā)現(xiàn)，在羅漢果苷的生物合成途徑中，關(guān)鍵酶葫蘆二烯醇合酶(SgCDS)是導(dǎo)致其皂苷類合成的第一個(gè)限速酶，該酶也是合成途徑唯一的環(huán)化酶。

Dai等[32]運(yùn)用RNA測序結(jié)合基因表達(dá)譜分析，首次鑒定了羅漢果中葫蘆二烯醇合酶SgCDS和糖基轉(zhuǎn)移酶UGT74AC1的基因功能。體外活性測定表明，UGT74AC1將UDP-葡萄糖醛酸中的葡萄糖基轉(zhuǎn)移至葫蘆烷二烯醇的C3—OH位點(diǎn)，催化葫蘆烷二烯醇形成羅漢果苷Ⅰ E (Mogroside Ⅰ E)。隨后該課題組成功鑒定與葫蘆二烯醇C11位點(diǎn)氧化有關(guān)的細(xì)胞色素P450酶CYP87D18[33]。體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，CYP87D18可氧化葫蘆烷二烯醇C11位，生成11-氧化葫蘆二烯醇(11-oxo cucurbitadienol)和11-羥基葫蘆二烯醇(11-hydroxy cucurbitadienol)。將SgCDS與CYP87D18在酵母宿主中共表達(dá)，得到11-氧化-24,25-環(huán)氧葫蘆二烯醇(11-oxo-24,25-epoxy cucurbitadienol)、11-氧化葫蘆二烯醇(11-oxo cucurbitadienol)和11-羥基葫蘆二烯醇(11-hydroxy cucurbitadienol)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)液相色譜-固相萃取-核磁共振-質(zhì)譜聯(lián)用(LC/SPENMR/MS)確證。

Itkin等[34]確定了羅漢果成熟果實(shí)中主要甜苷羅漢果苷Ⅴ(Mogroside Ⅴ)的生物合成途徑，鑒定了參與羅漢果苷Ⅴ合成途徑的5個(gè)關(guān)鍵酶家族成員：鯊烯環(huán)氧酶(Squalene Epoxidases，SE)、葫蘆二烯醇合酶(SgCDS)、環(huán)氧化物水解酶(Epoxide Hydrolases，EPH)、細(xì)胞色素P450酶(CYP450)和糖基轉(zhuǎn)移酶(UGT)。2,3-環(huán)氧鯊烯(2,3-oxidosqualene)通過鯊烯環(huán)氧酶轉(zhuǎn)化為2,3-22,23-二環(huán)氧鯊烯(2,3-22,23-diepoxysqualene)，再經(jīng)過葫蘆二烯醇合酶、環(huán)氧化物水解酶及CYP87D18合成葫蘆素(Mogrol)。葫蘆素再經(jīng)UGT720-269-1和UGT94-289-3兩個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶的催化，最后形成羅漢果苷Ⅴ。

Zhao等[35]進(jìn)一步研究羅漢果皂苷的生物合成途徑，采用cDNA末端快速擴(kuò)增聚合酶鏈反應(yīng)(RACE-PCR)的方法，克隆羅漢果鯊烯合酶SgSQS和環(huán)阿糖醇合成酶(Cycloartenol Synthase，CAS)的全長cDNA鏈，推導(dǎo)出的SgSQS蛋白在C末端有兩個(gè)跨膜區(qū)。通過對羅漢果的角鯊烯合成酶SgSQS和環(huán)阿糖醇合成酶SgCAS的克隆與鑒定，為進(jìn)一步研究羅漢果SgSQS蛋白和SgCAS蛋白的基因功能奠定基礎(chǔ)。隨后，該課題組鑒定羅漢果細(xì)胞色素P450酶(CYP450)的基因功能[36]。研究結(jié)果表明，羅漢果轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫中有兩個(gè)全長細(xì)胞色素P450還原酶亞型，且SgCPR1和SgCPR2轉(zhuǎn)錄結(jié)果在羅漢果的所有組織中均可檢測到。該表達(dá)模式與幾種關(guān)鍵酶相似，而且SgCPR1和SgCPR2對NADPH、FAD和FMN都具有一定的活性功能。因此，SgCPR1和SgCPR2都可能參與羅漢果次生代謝，尤其是羅漢果皂苷的生物合成。

葫蘆二烯醇作為葫蘆烷型四環(huán)三萜皂苷合成的關(guān)鍵中間體，其含量在相關(guān)藥用植物組織中極低。Chiu等[37]利用靈芝菌絲體對羅漢果提取物進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化來富集羅漢果苷Ⅲ E (Mogroside Ⅲ E)，通過高效液相色譜-質(zhì)譜-核磁共振聯(lián)用技術(shù)對靈芝菌絲體的代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析，確定羅漢果苷Ⅲ E為靈芝菌絲體的主要代謝物。該菌通過脫糖反應(yīng)將羅漢果提取物中豐富的羅漢果苷Ⅴ轉(zhuǎn)化為羅漢果苷Ⅲ E，并檢測到高水平的β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)活性。通過動力學(xué)模型擬合、動態(tài)吸附研究和解吸實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化HP-20大孔吸附樹脂純化，獲得17.38 g羅漢果苷Ⅲ E，純度55.14%，回收率74.71%。因此，羅漢果苷生物合成途徑的闡明，一定程度上為工程菌的構(gòu)建及后續(xù)的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

2.3 環(huán)阿屯烷型

黃芪作為一種重要的藥用植物，分布范圍廣且種類多，主要用于治療腎炎、糖尿病和癌癥，其藥理活性包括免疫調(diào)節(jié)[38]、降血糖[39]、抗氧化[40]和抗病毒[41]等。黃芪具有補(bǔ)氣強(qiáng)壯之功效，所含的皂苷、黃酮和多糖被認(rèn)為是其臨床療效的主要成分。黃芪中分離鑒定出的皂苷大約20種，多數(shù)皂苷元為環(huán)黃芪醇(Cycloastragenol)[42]。在已知的黃芪生物合成途徑中，環(huán)阿屯醇是合成黃芪皂苷的主要前體，由2,3-氧化鯊烯通過環(huán)阿屯烷合酶(Cycolartenol Synthase，CS)催化生成。目前，黃芪皂苷的結(jié)構(gòu)和藥理特性得到歸類，但其應(yīng)用基礎(chǔ)研究尚很薄弱，特別是其藥用成分黃芪皂苷類化合物的生物合成途徑的解析基礎(chǔ)甚少。

黃芪皂苷的結(jié)構(gòu)根據(jù)四環(huán)三萜骨架的C-17延伸側(cè)鏈分類。迄今為止，已有文獻(xiàn)報(bào)道了3種主要的皂苷元結(jié)構(gòu)(Cycloastragenol、Cyclocanthagenol和Cyclocerebrotol)(圖2)，它們分別衍生自20,24-環(huán)氧基和20,25-環(huán)氧基側(cè)鏈[43-45]。李振秋等[46]通過總RNA的提取及逆轉(zhuǎn)錄PCR方法，從黃芪中克隆了鯊烯合酶基因cDNA序列。研究發(fā)現(xiàn)黃芪鯊烯合酶的氨基酸序列與大豆鯊烯合酶(BAA22559.1)序列相似性達(dá)88%。劉玥輝等[47]運(yùn)用二維核磁共振技術(shù)(2D NMR)，對黃芪中環(huán)阿屯烷型四環(huán)三萜皂苷所有核磁共振信號進(jìn)行準(zhǔn)確歸屬，通過ROESY實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)環(huán)阿屯烷型皂苷的相對構(gòu)型。

圖2 黃芪中環(huán)阿屯烷型皂苷元結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram structures of cycloartane sapogenin from Astragalus

Guo等[48]從黃芪根部分離并鑒定出一個(gè)新的環(huán)阿屯烷化合物(3β-acetoxy-9β-19-cyclolanost-24E-ene-1α,16β-diol-27-O-β-d-glucopyranoside)，通過質(zhì)譜分析確定了該化合物結(jié)構(gòu)。Jiao等[49]通過茉莉酸甲酯誘導(dǎo)提高黃芪毛狀根培養(yǎng)物中黃芪甲苷(Astragaloside)的產(chǎn)量，并增強(qiáng)其生物合成基因的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。黃芪毛狀根培養(yǎng)物在茉莉酸甲酯、水楊酸和乙酰水楊酸誘導(dǎo)下，黃芪甲苷的生物合成增加。通過對所選的誘導(dǎo)條件進(jìn)行優(yōu)化，黃芪甲苷最大產(chǎn)量(5.5±0.13) mg/g。此外，該課題組還分析了黃芪甲苷含量與基因表達(dá)水平之間的關(guān)系，闡明了黃芪甲苷生物合成途徑的關(guān)鍵調(diào)控點(diǎn)。然而，黃芪皂苷的生物合成途徑機(jī)制尚未得到完整解析，研究人員需要不斷努力，如確定細(xì)胞色素P450酶和糖基轉(zhuǎn)移酶下游裝飾基因，最終闡明不同個(gè)體黃芪皂苷的生物合成機(jī)制。

3 展望

迄今為止，研究人員已經(jīng)在藥用植物活性代謝產(chǎn)物(如人參皂苷、三七皂苷、絞股藍(lán)皂苷及羅漢果甜苷等)的分子合成機(jī)制研究方面取得一定進(jìn)展，特別是對多基因家族氧化鯊烯環(huán)化酶(OSCs)關(guān)鍵酶的基因克隆研究。雖然藥用植物四環(huán)三萜類化合物的類型眾多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是各成分的提取與結(jié)構(gòu)鑒定都有所突破。同時(shí)新型四環(huán)三萜類化合物及其衍生物也不斷被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。另外，在四環(huán)三萜化類合物的骨架修飾階段，由于涉及修飾關(guān)鍵酶基因種類數(shù)量龐大，官能團(tuán)反應(yīng)機(jī)制復(fù)雜，其具體合成路徑的闡明進(jìn)展緩慢，對特定活性物質(zhì)的生物合成途徑的解析還不夠具體，如藥用植物黃芪的次級代謝產(chǎn)物黃芪甲苷的生物合成途徑解析，尤其是關(guān)鍵修飾酶如細(xì)胞色素P450酶、糖基轉(zhuǎn)移酶等的挖掘和鑒定。

因此，未來的研究重點(diǎn)應(yīng)該是進(jìn)一步解析更多珍稀四環(huán)三萜皂苷的生物合成途徑，挖掘與表征系列生物元件，利用酶工程手段提高關(guān)鍵酶的催化效率，優(yōu)化細(xì)胞工廠及發(fā)酵條件來提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率，最終實(shí)現(xiàn)藥用植物四環(huán)三萜類化合物的工業(yè)化高效生產(chǎn)。