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無成癮性鎮痛藥！辰山植物園從六種紫堇屬植物中發掘鎮痛植物新資源
日，上海辰山植物園科研發展部、園藝景觀部和信息技術部通力合作，在園藝領域權威期刊Molecular Horticulture上發表研究論文Metabolomic and evolutionary integration unveils medicinal potential in six Corydalis species，揭示了六種紫堇屬植物中蘊藏的藥用潛力。團隊通過基因組重測序、轉錄組和代謝組的多組學交叉分析，繪制出一幅“植物藏寶圖”，為傳統中藥資源的開發和保護提供了全新思路。
紫堇屬 (Corydalis) 是罌粟科中一個龐大的植物家族，全球約有530種，我國就有300多種，其中不少具有藥用價值。《中國藥用植物志》記載了100余種紫堇屬藥用植物，最為人熟知的當屬“浙八味”之一的延胡索。然而，隨著野生資源的逐漸減少，延胡索已被列為“易危”物種。尋找“延胡索替身”，成了科研人員的一項重要任務。
此次研究聚焦六種塊莖類紫堇，包括傳統藥用種“延胡索”、“夏天無”，荷蘭引種的“密花紫堇”，以及近年新發現的中國特有種“南川紫堇”。團隊通過考據古代本草文獻和中藥志資料，厘清了這六種植物的藥用歷史和使用情況(圖1)，為后續研究打下堅實基礎。
圖1. 六種塊莖類紫堇屬植物及其文本考證
研究團隊對這六種紫堇及其他代表物種進行了全基因組測序，構建系統發育樹，發現紫堇屬可分為塊莖類和非塊莖類兩個主要支系。其中，南川紫堇位于塊莖類的進化“起點”，可能擁有最原始的遺傳特征(圖2)。
圖2. 紫堇屬植物的系統發育分析及活性代謝物含量分析
圖3. 六種紫堇屬植物中主要活性物質定量分析與對比
同時，荷蘭引入的密花紫堇也表現出色，富含多種具有抗血栓、鎮痛功效的活性生物堿，如脫氫紫堇堿和延胡索甲素等。這些發現不僅打破了“藥用紫堇僅限中國本土”的傳統印象，也表明部分“新面孔”在藥用潛力上完全有望成為更優質、更可持續的藥材來源(圖3)。
不同紫堇屬植物為何藥效差異巨大?研究團隊將基因表達和代謝組數據進行關聯分析，成功鎖定一個核心基因家族：TNMT(四氫原小檗堿氮甲基轉移酶)。這一基因家族的高表達與原阿片堿(原生鎮痛活性成分)的積累密切相關(圖4)。該發現不僅揭示了植物藥效形成的遺傳機制，還為今后利用基因編輯手段調控有效成分含量提供了方向。
圖4.芐基異喹啉合成途徑及原阿片堿合成關鍵基因分析
這項研究是上海辰山植物園科研、園藝、信息等多個部門協同努力的結晶。自2015年起，研究人員就開始系統收集和保育紫堇屬植物資源。信息部遠赴野外采集種質資源，園藝部精心養護植物生長，科研部借此深入開展代謝和遺傳研究，打造出一條完整的“收集—保育—研究—應用”鏈條。
上海辰山植物園科研發展部生物堿代謝研究組科研助理高云、園藝景觀部正高級工程師周翔宇為本文共同第一作者，研究組長徐萍為通訊作者，顏夢曉、王正偉、鐘鑫、李曉晨、朱軍杰等參與了本項研究。該工作得到了胡永紅園長、趙清研究員的指導和大力支持。感謝辰山植物園代謝平臺孔羽博士的幫助。感謝中國科學院分子植物科學卓越創新中心陳曉亞院士和中國科學技術大學向成斌教授的幫助。該研究得到上海市綠化和市容管理局辰山專項基金 (G242410)、上海市中央引導地方科技發展資金(YDZX20243100004002, YDZX20223100001003)的資助。
團隊表示，這項研究只是探索的開始。未來將繼續挖掘紫堇屬及其他罌粟科植物的藥用潛力，結合基因組學與代謝工程，為中藥資源的創新利用和可持續發展提供堅實支撐。
紫堇研究小組成員
小組成員在野外考察和采集紫堇屬植物
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