2025年6月，我院本科生毛昱烨以第一作者身份在期刊《PLANTS》发表题为《植物类黄酮的合成和调控机制》的综述论文。该期刊在中科院最新发布的SCI期刊分区（2025年3月升级版）中，位列生物学大类2区及植物科学小类2区，其最新五年影响因子为4.4。论文系统梳理了植物类黄酮的生物合成途径、调控网络及其在农业与医药领域的潜在应用。海南大学蔡泽坪副教授为论文的通讯作者。该论文得到了于旭东科研团队以及海南大学药用植物基因组学与生物大数据挖掘创客空间的全力支持，并且获得了国家级大学生创新训练计划项目（编号202410589092）的资助。

类黄酮是植物亿万年进化锻造的"化学艺术家"，以独特的C6-C3-C6骨架（图1）绘制出万千色彩与抗逆屏障。从原始藻类的微量存在，到开花植物的绚丽绽放，它伴随植物征服陆地：当遭遇UV-B辐射或虫害侵袭时，其羟基化身"自由基清道夫"；当需要吸引传粉者时，花青素为花瓣披上蓝紫色外衣；甚至通过调控生长素转运蛋白（如AtABCB4），暗中指挥根系发育。这份生存智慧，让类黄酮成为植物适应陆地的关键"工具箱"。

图1  类黄酮的结构与分类

随着地球环境的不断变迁，植物在进化过程中逐渐形成了更加复杂多样的类黄酮生物合成途径和调控机制。这些变化不仅使植物能够更好地适应不同的生态环境，还赋予了它们独特的生理功能和生态价值。比如，在被子植物中，花青素的丰富积累为花朵增添了绚丽的色彩，吸引了传粉者的目光；而在面对病虫害侵袭时，类黄酮的抗菌和抗炎特性则成为了植物自我保护的有力武器。

类黄酮的生物合成过程，恰似一座精密绝伦的化学工厂。它以苯丙氨酸这一基础原料为起点，历经一系列酶的催化反应，最终孕育出形态各异、功能多样的类黄酮家族成员。在这座工厂中，查尔酮合成酶（CHS）、黄酮合酶（FNS）、黄烷酮3-羟化酶（F3H）等关键酶，如同技艺超群的工匠，各司其职，协同作战，将简单的原料一步步雕琢成复杂的类黄酮分子。这一切，都在植物细胞的微小空间内悄然进行，展现了大自然无与伦比的创造力与智慧。

而类黄酮的合成，并不是随心所欲的。它们背后有一群精密的“调控大师”，包括转录因子、miRNA以及植物激素等。其中，MYB转录因子就像是总指挥，它们通过与DNA上的特定区域结合，精准地开启或关闭类黄酮合成基因的大门。而miRNA这些小分子RNA，则像是秘密特工，悄悄潜入细胞，通过剪切或抑制mRNA来微妙地调控类黄酮的合成量。此外，植物激素也根据环境的变化，灵活调整类黄酮的合成，确保植物在最佳状态下应对各种挑战。

在类黄酮家族内部，也存在着激烈的竞争与合作。花青素和黄酮醇就像是两位争夺“最受欢迎色素”称号的选手，它们共享相同的合成底物，因此在植物体内常常此消彼长。而花青素和原花青素之间，则更像是并肩作战的战友，它们在不同的生理过程中发挥着各自的作用，共同守护着植物的安康（图2）。

图2  不同类黄酮间生物合成的竞争关系

类黄酮之所以能在植物界中占据如此重要的地位，还因为它们拥有惊人的“超能力”。面对干旱、寒冷、UV-B辐射等恶劣环境，类黄酮能够像勇敢的战士一样，通过清除自由基、增强抗氧化能力，保护植物细胞免受伤害。同时协调植物体内的防御反应，让植物在逆境中更加坚韧不拔（图3）。

图3  影响类黄酮合成的环境因素

类黄酮的故事是植物与环境的协同进化史诗。解密其合成与调控，不仅为培育抗逆作物铺路，更让人类得以搭建"微生物药厂"，定制化生产高价值类黄酮——这场绿色革命，正将植物的化学智慧转化为人类健康的钥匙。

展望未来，随着合成生物学的发展，人类开始尝试通过基因编辑、转基因工程和微生物合成等手段，定制生产具有特定结构和功能的类黄酮化合物。这不仅为农业生产和医药健康领域带来了新的希望，也让我们对类黄酮的潜力有了更深的认识。或许在不久的将来，类黄酮将成为我们应对各种挑战的重要武器，为人类的健康和福祉贡献更多力量。

图4  海南大学药用植物基因组学与生物大数据挖掘创客空间

(图文：毛昱烨 蔡泽坪，审核：王睿）