植物合成生物學(xué)是融合分子生物學(xué)、基因組學(xué)與工程學(xué)的交叉學(xué)科。它以植物為底盤，通過精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、改造或合成基因元件與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，定向優(yōu)化天然產(chǎn)物合成路徑，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的高效合成，兼具資源節(jié)約與綠色環(huán)保優(yōu)勢(shì)，為生物醫(yī)藥開發(fā)、農(nóng)業(yè)提質(zhì)及生態(tài)修復(fù)提供創(chuàng)新解決方案。

昆明理工大學(xué)“云南省三七資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”在崔秀明研究員的帶領(lǐng)下，葛鋒教授負(fù)責(zé)的植物合成生物學(xué)研究方向聚焦人參皂苷的生物合成研究，取得了系列研究成果。

近日，研究團(tuán)隊(duì)在知名期刊Horticulture Research連續(xù)發(fā)表2篇論文（https://doi.org/10.1093/hr/uhag012；https://doi.org/10.1093/hr/uhaf280），系統(tǒng)闡述了轉(zhuǎn)錄因子對(duì)三七皂苷生物合成的調(diào)控以及AP2/ERF類轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控植物次生代謝產(chǎn)物合成的分子機(jī)制，為改良藥用植物或利用合成生物學(xué)手段實(shí)現(xiàn)高價(jià)值天然產(chǎn)物的綠色生物制造提供了分子靶點(diǎn)與策略指導(dǎo)。

2025年5月，團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)知名期刊Plant Journal發(fā)表了題為Biosynthesis of ginsenoside compound K in Panax japonicus by metabolic regulation的論文（https://doi.org/10.1111/tpj.70235），首次揭示人參屬物種具有合成“非天然”人參皂苷CK的整套基因合成路徑，并進(jìn)一步采用合成生物學(xué)策略，在人參屬物種中實(shí)現(xiàn)人參皂苷CK的合成，拓展了學(xué)術(shù)界對(duì)人參屬藥材活性成分生物合成的認(rèn)識(shí)。相關(guān)研究同時(shí)獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。

2025年3月，團(tuán)隊(duì)在知名期刊Industrial Crops and Products發(fā)表了題為The plant platform for natural products synthesis: tobacco的綜述文章，系統(tǒng)介紹了煙草作為合成生物學(xué)以及生物制造平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)和開發(fā)前景，闡述了利用煙草生產(chǎn)人參皂苷的可行性和有效性。（https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.120605）

2024年8月和2023年2月，團(tuán)隊(duì)分別在Journal of Plant Physiology和Industrial Crops and Products發(fā)表論文，首次提出“人參煙草”概念，發(fā)揮煙草生長(zhǎng)周期短、生物量大、種植門檻低、遺傳轉(zhuǎn)化體系成熟且為非糧作物的優(yōu)勢(shì)，在煙草中成功合成稀有人參皂苷F1和Rh2，為煙草作為高價(jià)值天然產(chǎn)物的生物合成平臺(tái)奠定基礎(chǔ)。相關(guān)研究已獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。（https://doi.org/10.1016/j.jplph.2024.154276；https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.116057）

以上系列研究成果的第一單位均為昆明理工大學(xué)，表明我校“云南省三七資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”在人參屬三萜皂苷生物合成與合成生物學(xué)領(lǐng)域處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。博士生陳勤、博士生劉春宇、李娜講師、劉迪秋教授分別為上述系列論文的第一作者，曲媛副教授參與了上述研究工作，崔秀明研究員和葛鋒教授為論文通訊作者。研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、云南省重大科技專項(xiàng)、云南省興滇英才支持計(jì)劃的資助。