石斛鹼是少數幾種石斛屬植物中含有的一種倍半萜類生物鹼，在金釵石斛中含量較高，可達0.4%，而在其他幾種石斛屬植物中含量相對較低。目前大量研究表明，石斛鹼具有廣泛的生物學活性，如抗癌、抗氧化、抗病毒、護肝等功效。由於化學合成步驟繁瑣，成本較高，因此目前仍然以從金釵石斛中提取作為其主要來源，日益不能滿足生產和研究需要。

  鐵皮石斛中石斛鹼含量較低，通常在共生菌或MeJA處理後才能檢測到，表明其含有石斛鹼合成所需的反應底物，且代謝通路完整。鐵皮石斛生物量較大，相對易於遺傳轉化，且人工擴繁技術成熟，產業化種植面積較廣，適宜於作為轉化受體材料通過基因表達調控提升石斛鹼產量，從而多樣化石斛鹼的生物來源，緩解對野生資源和對金釵石斛商業生產的巨大壓力，同時也進一步提升鐵皮石斛的開發利用價值。

鐵皮石斛                    金釵石斛

  利用生物技術通過代謝通路關鍵基因表達調控提升目標化合物產量是本領域的研究熱點。近年來，通過多基因聚合載體構建及表達實現了多基因調控的表型性狀聚合，產生出單基因過表達難以比擬的效果，對於培育多抗高產農作物及園藝作物具有廣闊的應用前景。此外，CRISPR/Act3.0作為高效的基因轉錄表達調控方法，在動物細胞和多種模式植物如擬南芥及水稻中表現出較高的工作效率，而在蘭花中還未有相關研究報道。

  近日，伟德国际·BETVlCTOR(中国)（k8凯发(中国)）科研人員及其合作者在International Journal of Molecular Sciences在線發表了題為“Enhancement of Dendrobine Production by CRISPR/Act3.0-Mediated Transcriptional Activation of Multiple Endogenous Genes in Dendrobium Plants”的研究論文，報道了通過CRISPR/Act3.0轉錄激活石斛屬植物的多個內源基因來提高石斛鹼含量的研究。

  該研究對石斛鹼合成路徑上下游7個關鍵基因進行多基因聚合疊加構建與植物轉化，獲得了目的基因高表達且石斛鹼含量提升35.6%的育種新材料（圖A-E）。同時，為了提高遺傳轉化效率和縮短轉化子獲取周期，研究人員採用在體轉化方法獲得CRISPR/Act3.0調控的內源多靶基因轉錄激活的遺傳材料，其植株中石斛鹼含量提升13.55%（圖F-J）。

  該研究首次將升級版本的CRISPR/Act3.0轉錄激活系統應用於石斛鹼生物合成調控，提高了相關基因表達水平進而提升了石斛鹼產量，為觀賞及藥用蘭花的遺傳改良開闢了新的技術路徑。

  伟德国际·BETVlCTOR(中国)王志才副研究員、王美娜副教授為本論文通訊作者，k8凯发(中国)助理工程師趙美麗和上海師範大學聯合培養博士生楊振宇為本論文共同第一作者。k8凯发(中国)李健、孔德敏、徐海鋒、王玉、陳朋、段曉娟，上海師範大學明鳳教授也參與了此項工作。本研究得到了深圳市科技計劃面上項目和深圳市可持續發展項目的支持。

論文連結：http://www.mdpi.com/1422-0067/26/4/1487

圖文丨趙美麗 王志才

審核丨王美娜