2025年7月28日，西北農林科技大學生命科學學院麻鵬達教授團隊聯合阿壩師範學院楊子鬆教授團隊在國際經典權威學術期刊The Plant Journal上在線發表了題為“Biosynthesis and regulatory mechanism of tanshinones and phenolic acids in Salvia miltiorrhiza”的綜述文章，系統總結了丹蔘（Salvia miltiorrhiza）中丹蔘酮和酚酸活性成分的合成途徑及其調控機制的最新研究進展。丹蔘作為重要傳統中藥，其活性成分具有抗腫癌、心血管保護等多種藥理作用，本文闡述了兩者的生物合成途徑，並系統總結了近年來在轉錄調控（包括 MYB、bHLH 等家族轉錄因子的作用及轉錄複合物、調控網絡）、翻譯後修飾（如蛋白磷酸化、降解）和表觀遺傳調控（如DNA甲基化、miRNA作用）方面的研究進展，為通過生物技術提高活性成分產量及推進藥理應用提供了理論基礎。

西北農林科技大學博士生邵帥、博士後呂兵兵、博士生王梅和曾思佳為該論文並列第一作者。西北農林科技大學麻鵬達教授和阿壩師範學院楊子鬆教授、王仕英講師為論文共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金面上項目（32270278）和四川省自然科學基金面上項目（2025ZNSFSC0615）的資助。

原文鏈接：http://dx.doi.org/10.1111/tpj.70358

摘要

丹蔘是唇形科鼠尾草屬的多年生植物，是最重要的傳統中藥材之一，以其顯著的經濟和藥用價值而聞名。其在中國的應用可追溯至公元前200年，在臨牀上既可單用，也可與其他草藥配伍使用，用於治療心腦血管疾病及其他多種疾病。丹蔘的活性成分主要包括脂溶性丹蔘酮和水溶性酚酸。過去幾十年中，丹蔘酮和酚酸的生物合成途徑已被闡明。加之其基因組測序的完成，在解析丹蔘中包括丹蔘酮、酚酸、黃酮類和異戊烯基醌類等活性成分的生物合成及調控機制方面取得了重大進展。本綜述總結了丹蔘中酚酸和丹蔘酮生物合成相關調控機制的近期研究進展，重點關注轉錄調控、翻譯後修飾和表觀遺傳調控。這些見解為通過生物技術手段提高活性成分產量及推進藥理應用奠定了基礎。

關鍵詞：丹蔘、丹蔘酮、酚酸、調控

論文設計思維導圖

研究背景

鼠尾草屬（Salvia L.）是唇形科中最大的屬，包含許多具有文化和經濟重要性的植物資源。該屬植物在藥用、化妝品、烹飪及觀賞等領域均有重要價值，其中藥用鼠尾草屬植物的次生代謝物包括倍半萜、二萜、半萜、三萜、甾體、多酚等（Dougue Kentsop等，2024）。近年來的研究闡明瞭鼠尾草屬植物中二萜的合成途徑，例如，由於P450亞家族中的CYP76AK基因，丹蔘酮在不同鼠尾草屬植物中的分佈存在差異（Hu等，2023）；此外，呋喃香豆素烷型二萜的合成途徑解析（Lin等，2025）也為調控該屬植物中這類生物代謝物的合成提供了新見解。    

丹蔘（Salvia miltiorrhiza）是一種多年生落葉植物，原產於中國、蒙古、韓國和日本，是鼠尾草屬中最著名的物種之一。其最早記載於《神農本草經》，藥用部位為乾燥的根及根莖。隨着科技的進步，含丹蔘的藥物製劑形式日益多樣化，包括片劑、注射劑、滴劑、口服溶液、膠囊劑、緩釋製劑及軟膠囊等。其中，用於治療心絞痛和冠心病的複方丹蔘滴丸已成為“明星藥物”，併成為中藥國際化的典範，目前該藥物正在美國開展高級臨牀試驗。此外，丹蔘及其活性成分在治療心血管疾病、肝細胞損傷、癌症和神經痛方面已顯示出療效，且在帕金森病、阿爾茨海默病等其他神經系統疾病的治療中也顯示出潛力（Zhang等，2023）。    

丹蔘的活性化合物包括脂溶性丹蔘酮和水溶性丹酚酸。丹蔘酮類包含10多種單體，如丹蔘酮I、丹蔘酮IIA、丹蔘酮IIB、隱丹蔘酮、異隱丹蔘酮等；丹酚酸類主要包括丹酚酸A（Sal A）、丹酚酸B（Sal B）、丹蔘素、咖啡酸、迷迭香酸（RA）、3,4-二羥基苯甲醛、紫草酸等。兩者均廣泛應用於臨牀，研究發現其具有多種藥理活性，包括抗腫瘤、抗心血管疾病、抗氧化、抗炎等。丹蔘酮及其化學修飾衍生物具有廣泛的心臟保護和腦保護作用，例如丹蔘酮IIA磺酸鈉在臨牀上廣泛用於冠心病治療（Xu和Liu，2013），還具有抗氧化（Dong等，2018）、抗腫瘤、抗衰老、抗菌、抗炎、抗HIV等活性（Zhang等，2012）。酚酸則在抗炎、抗氧化、促凋亡或抗凋亡、促自噬或抗自噬、抗纖維化（Begum等，2022）及代謝調節等方面發揮重要作用（圖1）。 

 圖1. 丹蔘酮和酚酸的藥用活性

近年來，丹蔘的產量和質量難以滿足市場需求（Deng等，2018），因此提高丹蔘中活性成分的含量已成為研究重點。丹蔘的活性成分包括水溶性酚酸類似物和脂溶性丹蔘酮類似物，兩者均具有顯著的藥理特性（Shi等，2019）。本綜述將從轉錄調控、翻譯後修飾調控及表觀遺傳調控三個層面，系統闡述丹蔘中丹蔘酮和酚酸生物合成調控機制的最新研究進展。。

內容解析

1 丹蔘中酚酸生物合成的調控   

1.1 丹蔘酚酸的生物合成途徑   

酚酸的合成途徑已得到廣泛研究（圖2）。糖酵解途徑（GP）產生4-磷酸赤蘚糖，磷酸戊糖途徑（PPP）生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。醛醇縮合反應生成1-苯乙醇，莽草酸途徑產生3-脱氫奎寧酸。經過一系列反應，苯乙醇通過醛醇縮合生成，隨後進入芒果醇酸循環（莽草酸途徑）。羥醛縮合反應生成3-脱氫奎尼酸，再經一系列反應生成分支酸，分支酸通過異戊烯基化途徑轉化為L-酪氨酸和L-苯丙氨酸。L-酪氨酸在酪氨酸-α-酮戊二酸轉氨酶的作用下進一步轉化為4-羥基苯丙酮酸（4-HPPA），後者在羥苯丙酮酸還原酶（HPPR）的作用下生成4-羥基苯乳酸（4-HPLA）（Wang等，2017）。   

 圖2. 酚酸的生物合成途徑

4CL，4-香豆酸輔酶A連接酶；C4H，肉桂酸4-羥化酶；CYP98A14/75，細胞色素P450 98A14/75；HPPR，羥苯丙酮酸還原酶；PAL，苯丙氨酸解氨酶；RAS，迷迭香酸合酶；TAT，酪氨酸轉氨酶。

苯丙氨酸在苯丙氨酸脱氨酶的作用下轉化為肉桂酸，肉桂酸在肉桂酸-4-羥化酶（C4H）的作用下轉化為4-香豆酸，4-香豆酸隨後在4-香豆酰-CoA合成酶的作用下轉化為4-香豆酰-CoA。4-HPLA和4-香豆酰-CoA是酚酸合成平行途徑中的關鍵中間體，這兩種化合物在迷迭香酸合酶（RAS）的催化下進一步合成為4-香豆酰-4'-羥基苯乙酸（4C-4'-HPL）。SmCYP98A75優先催化4C-4'-HPL的C-3'羥基化，而SmCYP98A14優先催化4C-3'，4'-二羥基苯乙酸（4C-3'，4'-DHPL）的C-3羥基化，生成迷迭香酸（RA），迷迭香酸隨後在漆酶家族的催化下生物合成為丹酚酸B（Di等，2013；Trocsanyi等，2020；Zhou、Feng等，2024）。     

1.2 酚酸生物合成的轉錄調控   

丹蔘的基因組和轉錄組測序為篩選穩定可靠的轉錄因子奠定了基礎。毛狀根作為該物種中一種高效的轉基因系統，已被廣泛用於轉錄因子研究。目前，關於丹蔘酚酸生物合成的轉錄調控研究主要分為三個層面：單個轉錄因子、轉錄複合物和轉錄調控網絡（圖3）。在單個轉錄因子中，關鍵家族包括MYB、bHLH、AP2/ERF、bZIP和GRAS（表1）。  

圖3. 調控酚酸生物合成的轉錄因子

4CL，4-香豆酸輔酶A連接酶；C4H，肉桂酸4-羥化酶；CYP98A14/75，細胞色素P450 98A14/75；HPPR，羥苯丙酮酸還原酶；PAL，苯丙氨酸解氨酶；RAS，迷迭香酸合酶；TAT，酪氨酸轉氨酶。

表1調控酚酸合成的轉錄因子

1.2.1 MYB轉錄因子   

丹蔘中已鑑定的大多數MYB轉錄因子（TFs）是酚酸生物合成的正調控因子。例如，響應茉莉酸甲酯（MeJA）的R2R3-MYB轉錄因子SmMYB1和SmMYB2均能顯著增加酚酸積累，並上調酚酸生物合成酶基因SmCYP98A14的表達（Deng、Wang等，2020；Zhou、Shi等，2021）。同樣，茉莉酸（JA）誘導的SmMYB97通過結合並激活SmPAL1和SmTAT1啓動子的表達來促進酚酸生物合成，而抑制因子SmJAZ8與SmMYB97的相互作用會減弱SmMYB97對SmPAL和SmTAT的激活作用（Li、Wang等，2020）。SmMYB98過表達會增加丹酚酸含量，並促進SmPAL和SmRAS的表達（Hao等，2020）。    

R2R3-MYB轉錄因子SmMYB52具有雙重調控作用：它抑制生長激素生物合成基因，同時激活JA和酚酸途徑基因，從而促進酚酸合成。此外，SmMYB52通過直接激活丹酚酸B生物合成關鍵基因（SmTAT1、Sm4CL9、SmC4H1、SmHPPR1）的啓動子來促進丹酚酸B的合成（Yang等，2021）。另一個關鍵調控因子SmMYB111通過與共激活因子SmTTG1和SmbHLH51相互作用，正向調控丹酚酸的合成（Li等，2018）。SmMYB111直接激活SmTAT1和SmCYP98A14的轉錄，促進丹酚酸B的生物合成；但其活性會受到JA信號的調控——SmJAZ4與SmMYB111或SmMYC2相互作用形成抑制複合物，抑制SmTAT1和SmCYP98A14的表達，從而抑制丹酚酸B的生成，而JA信號會解除這種抑制，使合成得以進行（Yang等，2023）。此外，AtPAP1過表達通過激活酪氨酸途徑中的SmTAT和苯丙烷途徑中的SmPAL，促進酚酸合成（Zhang等，2010）。 相反，部分MYB轉錄因子是酚酸生物合成的抑制因子。SmMYB4過表達會減少迷迭香酸和丹酚酸B的生物合成，而其沉默則會增強合成，這可能是通過抑制SmPAL、SmC4H和SmTAT的表達實現的（Tian等，2022）。SmMYB36過表達會抑制酚酸積累，導致迷迭香酸、丹酚酸B和總酚含量降低，同時SmPAL1、Sm4CL2和SmTAT1的轉錄水平也會下降（Ding等，2017）。SmMYB39通過抑制SmC4H和SmTAT的轉錄水平，抑制4-香豆酸、迷迭香酸、丹酚酸B、丹酚酸A和總酚的合成（Zhang等，2013）。最近研究發現，SmMYB76會抑制酚酸生物合成；通過CRISPR/Cas9技術敲低SmMYB76後，酚酸積累增加了47%~130%。SmMYB76結合SmPAL1、Sm4CL2和SmRAS1的啓動子並抑制其表達，還與SmJAZ9相互作用形成複合物協同抑制生物合成，而MeJA處理可緩解這種抑制（Liu等，2023）。     

1.2.2  bHLH轉錄因子   

bHLH轉錄因子在調控丹蔘酚酸生物合成中發揮多種作用。部分bHLH轉錄因子具有正向調控作用。SmJRB1通過上調關鍵酶基因SmRAS1和SmCYP98A14的表達來促進酚酸合成，並與抑制因子SmJAZ3和SmJAZ9相互作用，提示其具有協同調控功能（Zhou、Li等，2021）。在過表達SmbHLH148的轉基因株系中，咖啡酸、迷迭香酸和丹酚酸B的含量分別達到對照組的2.87倍、4.00倍和5.99倍；該轉錄因子通過上調多個途徑基因（SmPAL1、SmC4H1、SmTAT、SmHPPR、SmRAS、SmCYP98A14）增強酚酸生物合成，且其表達受脱落酸（ABA）、茉莉酸甲酯（MeJA）和赤黴素（GA）的誘導（Xing、Liang等，2018）。    

響應JA的SmMYC2是核心正向調控因子。在缺乏JA時，它會被JAZ蛋白抑制；當感知到JA時，通過SCF(COI1)複合物解除抑制。SmMYC2過表達通過激活關鍵基因（SmTAT1、SmPAL1、SmCYP98A14）的啓動子，使丹酚酸B積累增加1.88倍，並引發更廣泛的代謝變化（Yang等，2017）。同樣，MeJA誘導的SmMYC2a與SmJAZ1/SmJAZ2相互作用，並結合SmHCT6和SmCYP98A14的啓動子來調控生物合成（Zhou等，2016）。    

相反，其他bHLH轉錄因子則作為抑制因子發揮作用。SmbHLH3過表達會使丹酚酸B積累減少62%，並下調SmC4H1、SmTAT和SmHPPR的表達（分別為對照組的~43%、66%和77%），這可能是通過結合這些基因啓動子中的E/G-box實現的（Zhang、Xing等，2020）。SmbHLH37被SmMYC2上調，可形成同源二聚體，與SmJAZ3/8相互作用，結合SmTAT1和SmPAL1的啓動子以抑制其表達，減少丹酚酸B的生成，並與SmMYC2產生拮抗作用（Du等，2018）。SmbHLH60直接抑制SmTAT1等靶基因的表達，顯著抑制生物合成（Liu等，2022）。沉默SmbHLH92後，酚酸含量增加，酚酸合成途徑中的多個基因（SmPAL、SmTAT1、SmRAS1、SmCYP98A14）的表達也上調（Zhang、Lv等，2020）。    SmbHLH53的調控作用較為複雜。它可與SmbHLH37形成同源二聚體和異源二聚體，並與JA信號核心元件（SmJAZ1/3/8、SmMYC2）相互作用，但過表達並未顯著改變迷迭香酸或丹酚酸B的水平。矛盾的是，它會抑制SmTAT1啓動子，同時激活Sm4CL9啓動子（Peng等，2020）。通過過表達和RNA干擾研究，SmbHLH51也被證實與酚酸調控相關（Wu等，2018）。    

1.2.3 AP2/ERF轉錄因子   

AP2/ERF轉錄因子在酚酸調控中具有不同作用。過表達SmERF115會促進丹酚酸的合成，而沉默SmERF115則會減少酚酸合成並增加丹蔘酮合成，表明其對酚酸起正向調控作用，對丹蔘酮起負向調控作用。SmERF115直接結合SmRAS1啓動子（Sun等，2019）。相反，響應茉莉酸甲酯（MeJA）、酵母提取物（YE）、水楊酸（SA）和乙烯（ETH）的SmERF1L1在過表達時會抑制酚酸積累（Huang等，2019）。SmERF005受MeJA和ABA的負調控，通過結合並抑制SmCYP98A14啓動子中的GCC-box表達，從而抑制酚酸生物合成（Chen等，2025）。     

1.2.4 GRAS轉錄因子   

GRAS轉錄因子兼具激活和抑制功能，且通常受赤黴素（GA）調控。過表達SmGRAS1和SmGRAS2會下調酚酸合成，反義表達則會上調酚酸合成，且二者協同抑制生物合成（Bai等，2017）。同樣，SmGRAS3和SmGRAS5抑制酚酸積累，而SmGRAS4則增強酚酸合成。這5個因子（SmGRAS1-5）均對GA有響應（Li等，2019；Li、Xing等，2020）。   

1.2.5 bZIP轉錄因子  

bZIP轉錄因子的調控機制具有多樣性，通常涉及激素信號和蛋白質相互作用。SmbZIP1通過結合並增強SmC4H1啓動子中的G-Box-like1元件的表達來促進生物合成（Deng、Shi等，2020）。相反，ABA誘導的SmbZIP2通過抑制SmPAL的表達來下調酚酸；通過CRISPR/Cas9技術敲低SmbZIP2會增加酚酸積累。SmbZIP2與多種SnRK2激酶相互作用（Shi、Du等，2021）。ABA誘導的SmbZIP3促進丹蔘酮和丹酚酸B的合成（Shi等，2022）。SmTGA5結合SmTAT1啓動子中的as-1元件，促進生物合成；其活性受SA受體SmNPR4的抑制，但外源SA處理可解除這種抑制（Ding、Zhang等，2023）。SA誘導的SmNPR1與SmTGA2相互作用，協同上調SmCYP98A的表達，促進迷迭香酸/丹酚酸B的合成。SmNPR4與SmNPR1形成異源二聚體抑制丹酚酸B的合成，而SA處理也可逆轉這種抑制作用（Ding、Xie等，2023）。    

1.2.6 其他轉錄因子   

過表達SmSPL6會促進酚酸積累，同時抑制花青素生物合成。進一步研究表明，SmSPL6通過直接結合酶基因Sm4CL9和SmCYP98A14的啓動子區域並激活其表達，從而調控酚酸生物合成。外源吲哚乙酸（IAA）、ABA或MeJA處理會抑制SmSPL6的表達（Cao等，2021）。相反，過表達SmSPL7會通過抑制丹酚酸B合成途徑中的基因顯著降低丹酚酸B的產量。SmSPL7直接結合SmTAT1和Sm4CL9的啓動子，阻斷其表達，從而抑制丹酚酸B的生物合成。SmSPL7的表達受MeJA、IAA、SA和GA的抑制（Chen、Cao等，2021）。敲除丹蔘中的SmTTG1會阻礙丹酚酸B的合成，表明SmTTG1是其合成所必需的（Li等，2018）。WD40家族的另一個轉錄因子SmWD40-170正向調控丹酚酸積累，並與SmJAZ3相互作用（Liu等，2020）。染色質免疫沉澱-定量PCR（ChIP-qPCR）和雙熒光素酶（Dual-LUC）實驗表明，SmNAC1直接結合並激活SmPAL3和SmTAT3啓動子中的CATGTG和CATGTC基序，促進丹酚酸A的生物合成（Yin等，2020）。LBD蛋白是JA信號通路中的轉錄因子。Lu等（2020）從丹蔘基因組中鑑定出SmLBD50，其過表達會顯著降低總酚酸和花青素的含量。ABA響應因子SmSnRK2.6與SmAREB1相互作用，增加迷迭香酸和丹酚酸B的積累（Jia等，2017）。過表達SmDof32會增加丹蔘毛狀根中丹酚酸的積累，而RNA干擾SmDof32則會減少丹酚酸的積累。通過DNA親和純化測序進一步發現，SmDof32結合丹酚酸生物合成關鍵酶基因SmRAS1啓動子上的AAAAG基序，並激活其轉錄，從而促進酚酸的生物合成（Lv等，2025）。

1.2.7 轉錄複合物   

SmMYB1可正向調控酚酸合成，與SmMYC2相互作用時，相比SmMYB1單獨作用，能更顯著地促進酚酸生物合成關鍵基因SmCYP98A14的表達（Zhou、Shi等，2021）。通過酵母雙雜交篩選發現，SmMYB111是丹酚酸B生物合成的正向調控因子；該轉錄因子與SmTTG1和SmbHLH51相互作用，形成功能性三元轉錄複合物，調控丹蔘中丹酚酸B的生成（Li等，2018）。相反，SmJAZ4通過與SmMYC2或SmMYB111相互作用抑制丹酚酸B的合成，從而抑制它們對SmTAT1和SmCYP98A14等關鍵酚酸生物合成基因的轉錄激活作用；JA信號會解除SmJAZ4介導的這種抑制（Yang等，2023）。轉錄因子SmLBD50與SmJAZ1、SmMYB36/97、SmbHLH37和SmMYC2a/b相互作用，協同調控酚酸合成（Lu等，2020）。SmbHLH60與SmMYC2形成異源二聚體，拮抗調控酚酸生物合成（Liu等，2022）。SmbHLH37形成同源二聚體，並與SmJAZ3/8相互作用；過表達SmbHLH37會顯著減少丹酚酸B的產量，因為它結合SmTAT1和SmPAL1的啓動子並阻斷其表達，抑制丹酚酸B的生物合成途徑（Du等，2018）。AtPAP1促進丹酚酸B的合成，並與SmbHLH51形成複合物協同調控丹酚酸B的合成（Wu等，2018）。     

1.2.8 轉錄調控網絡   

SmMYB36通過下調SmGAPC的表達直接減少苯丙氨酸和酪氨酸的積累，並通過降低SmRAS的轉錄丰度抑制酚酸合成。此外，SmMYB36通過抑制酚酸合成激活因子SmERF115的表達，間接抑制酚酸合成（Li、Fang等，2023）。受ABA誘導的SmWRKY34直接調控SmRAS的轉錄，抑制丹蔘素合成；它還抑制bZIP家族成員SmSPL6，而SmSPL6通過調控SmERF128、SmMYB9b和SmTAT促進丹蔘酮合成。在ABA信號通路中，這種SmWRKY34-SmbZIP3結合物調控丹蔘酮和酚酸的合成（Shi等，2022）。過表達SmSAP4會下調SmPAL1、Sm4CL1、SmTAT1和SmRAS1，從而抑制酚酸合成。SmbHLH37和SmERF73結合SmSAP4啓動子中的E-box和DRE元件，激活其表達；SmJAZ3/8會干擾這種激活，但MeJA處理可減輕SmJAZ3的抑制作用（Lv等，2024）。    

1.3 翻譯後修飾調控   

受SA和JA誘導的SmMAPK3通過上調結構基因的表達，促進毛狀根中酚酸的積累（Xie等，2022）。相反，含有F-box結構域的SmKFB5蛋白通過與PAL同工酶相互作用，通過泛素-26S蛋白酶體途徑靶向其降解，從而負向調控酚酸的產生。MeJA會抑制SmKFB5的表達，同時誘導SmPAL1和SmPAL3的轉錄，從而解除這種抑制（Yu、Li等，2021）。在ABA信號通路中，SmSnRK2.6可能通過磷酸化ABA響應元件結合蛋白SmAREB1，提高迷迭香酸和丹酚酸B的水平（Jia等，2017）。同樣，SmSnRK2.2與SmAREB1相互作用並磷酸化後者，調控次生代謝物的合成（Liu等，2024）。此外，JA信號的調控較為複雜：MeJA誘導的SmCSN5與SmMYB36相互作用，通過阻止26S蛋白酶體介導的降解來穩定SmMYB36；這種穩定反而會抑制SmRAS1的表達，減少丹酚酸的生物合成（Li等，2025）。 

1.3.1 表觀遺傳修飾：DNA甲基化   

靶向代謝組學互補分析表明，高甲基化事件與酚酸生物合成基因（包括SmHPPR和SmHPPD）的轉錄抑制相關。這種負相關關係證實了DNA甲基化在調控特異性代謝物積累中的重要作用（He等，2023）。     

1.3.2 微小RNA（MicroRNAs）   

在丹蔘中已鑑定出許多miRNA和長鏈非編碼RNA（lncRNA），其中一些可能參與萜類生物合成。例如，新型miRNA miR5072被預測可切割參與萜類骨架生物合成的SmAACT基因的轉錄本（Xu等，2014）。已發現lncRNA NAT0001是參與丹蔘酮生物合成的SmKSL1基因的天然反義轉錄本（NAT）（Jiang等，2021）。    

過表達Smi-miR858a會導致酚酸含量降低。轉錄組分析顯示，該miRNA通過降解SmMYB6、SmMYB97和SmMYB112，從而抑制SmPAL1和SmTAT1等酚酸合成基因的表達（Zhu等，2024）。Sm-miRNA的表達會抑制丹蔘根中迷迭香酸和丹酚酸B的積累。定量逆轉錄PCR（qRT-PCR）分析表明，Sm-MIR408通過抑制SmLAC3的表達，從而抑制迷迭香酸和丹酚酸B的合成（Zou等，2021）。Smi-miR396b抑制丹酚酸的積累；miR396b靶向SmGRFs、SmHDT1和SmMYB37/4，通過介導植物激素調控酚酸生物合成（Zheng等，2020）。過表達Smi-miR396b會下調SmMYB62、SmMYB78、SmMYB80以及SmPAL1、SmC4H1、Sm4CL1、SmTAT1、SmTAT3、SmHPPR1、SmRAS、SmCYP98A14等酚酸合成基因的表達，導致酚酸生物合成減少（Zhou、Jiang等，2024）。

2 丹蔘中丹蔘酮生物合成的調控

2.1 丹蔘中丹蔘酮的生物合成途徑   

丹蔘酮屬於二萜類化合物。這類化合物的生物合成包括三個階段：香葉基香葉基焦磷酸（GGPP）的合成、GGPP的環化以及次丹蔘酮二烯的修飾。GGPP的合成途徑與其他天然二萜基本一致：通過甲羥戊酸（MVA）途徑合成異戊烯基焦磷酸（IPP）。MVA途徑合成的異戊烯基焦磷酸（IPP）和甲基赤蘚糖醇4-磷酸（MEP）途徑合成的二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP），在法尼基焦磷酸合酶（FPPS）和香葉基焦磷酸合酶（GGPPS）的作用下生成GGPP。在GGPP環化階段，GGPP首先在古巴焦磷酸合酶（Copaiba）和焦磷酸合酶（CPS）的作用下生成古巴焦磷酸（CPP）（Cheng等，2014）。隨後，該中間體在丹蔘酮烯合酶（KSL）的作用下轉化為次丹蔘酮二烯（Pu等，2021）。次丹蔘酮二烯的修飾主要涉及細胞色素P450家族蛋白。例如，SmCYP76AH1催化次丹蔘酮二烯生成鐵杉酚（Guo等，2013），而SmCYP76AH3在鐵杉酚的C-7和C-11位羥基化，生成11-羥基鐵杉酚、蘇門樹脂酚和11-羥基蘇門樹脂酚。隨後，SmCYP76AK1在11-羥基鐵杉酚和11-羥基蘇門樹脂酚的C-20位羥基化，生成11,20-二羥基鐵杉酚和11,20-二羥基蘇門樹脂酚。由於11,20-二羥基鐵杉酚不穩定，可通過自氧化生成10-羥甲基四氫丹蔘酮（Guo等，2016）。Ma等（2021）的進一步研究發現，CYP71D375和CYP71D373催化C-1位羥基化和14,16-醚環化，形成丹蔘酮特有的D環，揭示了丹蔘酮異環化生成隱丹蔘酮的反應機制（Ma等，2021）。丹蔘酮的生物合成是一個複雜過程，至少涉及6種P450酶，主要來自CYP76和CYP71家族。已發現CYP81C16催化對醌型丹蔘酮的羥基化，包括新隱丹蔘酮、脱氧新隱丹蔘酮以及丹蔘酮A和B（圖4）。   

 圖4. 丹蔘酮的生物合成途徑

AACT，乙酰乙酰-CoA硫解酶；CMK，4-二磷酸胞苷-2C-甲基-D-赤蘚糖醇激酶；CPS，氨甲酰基焦磷酸合成酶；CYP，細胞色素P450；DXR，1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸還原異構酶；DXS，1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸合成酶；GGPPS，香葉基香葉基焦磷酸合成酶；GPPS，香葉基焦磷酸合成酶；FPPS，法尼基焦磷酸合成酶；HDR，1-羥基-2-甲基-2-(E)-丁烯基4-二磷酸還原酶；HDS，1-羥基-2-甲基-2(E)-丁烯基4-二磷酸合成酶；HMGR，3-羥基-3-甲基戊二酰-CoA還原酶；HMGS，3-羥基-3-甲基戊二酰-CoA合成酶；IDI，異戊烯基焦磷酸異構酶；KSL，貝殼杉烯合酶類似蛋白；MCT，2C-甲基-D-赤蘚糖醇4-磷酸胞苷轉移酶；MDC，甲羥戊酸焦磷酸脱羧酶；MDS，2C-甲基-D-赤蘚糖醇2,4-環二磷酸合成酶；MK，甲羥戊酸激酶；PMK，磷酸甲羥戊酸激酶。

2.2 丹蔘酮生物合成的轉錄調控   

目前，關於丹蔘丹蔘酮生物合成轉錄調控的研究主要集中在三個層面：單個轉錄因子調控、轉錄複合物調控和轉錄調控網絡。轉錄因子的研究主要針對MYB、bHLH、AP2/ERF、WRKY、bZIP和GRAS等家族（表2）。轉錄因子對丹蔘酮生物合成的調控機制主要作用於丹蔘酮生物合成途徑中的各種酶基因，通過單個轉錄因子、轉錄複合物和轉錄調控網絡等機制發揮功能（圖5）。此外，轉錄複合物和調控網絡的發現為解析丹蔘酮生物合成的複雜機制提供了新見解。

表2 調控丹蔘酮合成的轉錄因子

圖5. 調控丹蔘酮生物合成的轉錄因子

CMK，4-二磷酸胞苷-2C-甲基-D-赤蘚糖醇激酶；CPS，氨甲酰基焦磷酸合成酶；CYP，細胞色素P450；DXR，1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸還原異構酶；DXS，1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸合成酶；GGPPS，香葉基香葉基焦磷酸合成酶；HDR，1-羥基-2-甲基-2-(E)-丁烯基4-二磷酸還原酶；HDS，1-羥基-2-甲基-2-(E)-丁烯基4-二磷酸合成酶；KSL，貝殼杉烯合酶類似蛋白；MCT，2C-甲基-D-赤蘚糖醇4-磷酸胞苷轉移酶；MDS，2C-甲基-D-赤蘚糖醇2,4-環二磷酸合成酶

2.2.1 MYB轉錄因子   

在過表達SmMYB4的轉基因毛狀根中，總丹蔘酮、隱丹蔘酮和丹蔘酮IIA的含量降低，而在SmMYB4-RNA干擾株系中這些化合物的含量升高。SmMYB4通過負調控丹蔘酮生物合成中的關鍵酶基因（包括SmDXS1、SmDXS3、SmGGPPS1和SmGGPPS3）的轉錄發揮作用（Tian等，2022）。相反，SmMYB9b通過上調SmDXS2、SmDXR、SmGGPPS1和SmKSL1基因的表達促進丹蔘酮積累（Zhang等，2017）。SmMYB36不僅能促進轉基因毛狀根中丹蔘酮的積累，還能上調丹蔘酮合成相關基因（包括SmGGPPS1、SmCPS1、SmKSL1和SmCYP76AH1）（Ding等，2017）。R2R3-MYB家族的SmMYB97與SmJAZ8相互作用，通過上調SmCPS1和SmKSL1激活丹蔘酮生物合成（Li、Wang等，2020）。此外，SmMYB98通過激活SmGGPPS1的轉錄增強丹蔘酮積累（Hao等，2020）。SmMYB98b促進丹蔘酮積累，其調控作用受磷水平影響（Liu等，2019）。     

2.2.2 bHLH轉錄因子   

bHLH轉錄因子通常對丹蔘酮合成起正向調控作用。這些因子結合丹蔘酮代謝途徑中關鍵酶基因的啓動子，從而促進其表達。許多這類轉錄因子響應茉莉酸甲酯（MeJA）的誘導，並與轉錄抑制因子SmJAZ相互作用，通過JA信號通路調控丹蔘酮合成。例如，在過表達SmbHLH3的株系中，隱丹蔘酮等丹蔘酮的含量分別降低了97%、62%、86%和91%，且多個生物合成基因的表達下調；SmbHLH3可結合SmKSL1和SmCYP76AH1啓動子中的E/G-box（Zhang、Xing等，2020）。同樣，在過表達SmbHLH92的轉基因毛狀根中，丹蔘酮含量降低，而在沉默表達的轉基因毛狀根中，丹蔘酮含量升高；定量逆轉錄PCR（qRT-PCR）分析顯示，過表達株系中部分丹蔘酮生物合成基因的表達水平降低（Zhang、Lv等，2020）。    相反，SmbHLH10激活MEP途徑中的SmDXS2、SmCPS1和SmCPS5基因的表達，從而上調丹蔘酮生物合成（Xing、Yang等，2018）。過表達SmbHLH148誘導SmAREB和JAZ的轉錄，推測其通過參與ABA和MeJA信號通路激活丹蔘酮生物合成（Xing、Liang等，2018）。SmMYC2敲除株系和SmMYC2b沉默株系的毛狀根中丹蔘酮含量顯著降低，表明SmMYC2a/2b是丹蔘酮生物合成中的正向調控因子（Zhou等，2016）。此外，發現SmMYC2a和SmMYC2b分別與SmJAZ1和SmJAZ2蛋白相互作用（Lu等，2020）。     

2.2.3 AP2/ERF轉錄因子   

丹蔘中的AP2/ERF轉錄因子多為正向調控因子，其中一些還參與JA和ETH信號通路，在響應病原體誘導及調控生長髮育中發揮關鍵作用。在過表達SmERF8的轉基因株系中，丹蔘酮含量顯著增加，而RNA干擾（RNAi）株系中丹蔘酮水平顯著降低，表明SmERF8可能是丹蔘酮生物合成的核心因子；SmERF8可結合SmKSL1啓動子中的GCC-box，從而激活其表達（Bai等，2020）。同樣，過表達SmERF2在鹽脅迫下促進丹蔘酮生物合成，並增強SmCPS1的表達（Yu、Yu等，2021）。SmERF128通過結合SmCPS1、SmKSL1和SmCYP76AH1的啓動子並激活其表達，正向調控丹蔘酮生物合成（Zhang等，2019）。此外，ERF轉錄因子通過參與MeJA和ETH信號通路調控丹蔘酮生物合成。SmERF1L1響應MeJA、YE、SA和ETH處理，其過表達顯著上調丹蔘酮生物合成途徑基因SmDXR；進一步研究表明，SmERF1L1結合SmDXR啓動子中的GCC-box，正向調控SmDXR的表達（Sun等，2019）。過表達SmERF73顯著增加丹蔘酮積累；SmERF73結合SmDXR1、SmCPS1、SmKSL1和SmCYP76AH3啓動子中的GCC-box順式元件，激活其轉錄；此外，SmERF73的表達受MeJA處理上調，這可能與其與SmJAZ3的相互作用有關，而這種相互作用受JA信號通路調控（Zheng等，2021）。SmERF115也響應MeJA處理，過表達SmERF115促進丹蔘酮積累（Sun等，2019）。此外，SmERF6響應ETH信號，其過表達通過激活SmCPS1和SmKSL1的轉錄調控丹蔘酮積累（Bai等，2018）。受MeJA誘導的SmERF106結合SmKSL1和SmIDI1啓動子中的GCC-box並激活其轉錄，從而上調丹蔘酮合成（Li、Cao等，2024）。此外，過表達SmERF1b-like促進丹蔘酮I和隱丹蔘酮的合成，以及SmCPS1和SmKSL1的表達（Li、Liu等，2024）。相反，受ABA和JA負調控的SmERF005是丹蔘酮的負調控因子，它結合並抑制SmIDI和SmCPS5啓動子上的GCC-box，抑制其轉錄，從而抑制丹蔘酮生物合成（Chen等，2025）。    

2.2.4 WRKY轉錄因子   

調控丹蔘丹蔘酮生物合成的WRKY轉錄因子響應MeJA處理，並通過結合酶基因啓動子中的W-box調控丹蔘酮合成。從丹蔘中鑑定出69個SmWRKYs，並確定其中9個可能是丹蔘酮合成的調控因子（Yu等，2018）。發現SmWRKY1響應SA和MeJA誘導，通過激活MEP途徑中的SmDXR促進丹蔘酮生物合成（Cao等，2018）。另一個正向調控因子SmWRKY2響應MeJA誘導，通過結合SmCPS啓動子中的W-box調控基因表達（Deng等，2019）。研究表明，在丹蔘中過表達SmWRKY61顯著增加丹蔘酮I和丹蔘酮IIA的含量，分別是對照組的11.09倍和33.37倍；SmWRKY61還強烈上調丹蔘酮生物合成途徑中的基因，如SmDXS2、SmCMK、SmHMGS2、SmKSL1、SmKSL2、SmCYP76AH1和SmCYP76AK3（Chen、Wang等，2021）。然而，一些WRKY轉錄因子抑制丹蔘酮生物合成。例如，SmWRKY32通過抑制SmGGPPS1和SmCPS1的表達，負向調控丹蔘酮生物合成（Nie等，2024）。同樣，SmWRKY34通過抑制SmGGPPS的表達，從而抑制丹蔘酮的合成（Shi等，2022）。     

2.2.5 GRAS轉錄因子   

在赤黴素（GA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、脱落酸（ABA）、α-萘乙酸（NAA）和水楊酸（SA）處理下，SmGRAS1-5的表達發生顯著變化，儘管在時間和趨勢上略有差異，表明它們參與多種激素信號通路。過表達SmGRAS1/2上調丹蔘酮積累，同時下調GA、酚酸含量和根生物量。酵母雙雜交實驗顯示，SmGRAS1和SmGRAS2存在物理相互作用；值得注意的是，SmGRAS1通過直接結合並激活SmKSL1啓動子中的GARE基序，促進丹蔘酮生物合成（Li等，2019）。過表達SmGRAS4也顯著增加丹蔘酮含量，同時降低GA水平。SmGRAS3/5作為丹蔘酮生物合成的正向調控因子，其過表達抑制SA和GA的生物合成以及根生長。GA處理可部分逆轉SmGRAS3的抑制作用，且SmGRAS3直接結合SmKSL1啓動子中的GARE基序，激活其表達。這些結果表明，SmGRAS3/5通過調控這兩種生物合成途徑的平衡，促進二萜代謝流從GGPP前體向丹蔘酮的產生傾斜。總體而言，丹蔘中的SmGRAS1-5在不同程度上促進丹蔘酮合成，同時抑制根生長和GA合成。SmGRAS1/3/4/5直接與關鍵酶基因SmKSL1啓動子中的GARE基序相互作用，激活其表達（Bai等，2017；Li等，2019；Li、Xing等，2020）。    

2.2.6 bZIP轉錄因子   

響應ABA的bZIP轉錄因子在調控丹蔘酮生物合成中既有正向作用也有負向作用。其中，SmbZIP1作為抑制因子，通過直接結合SmGGPPS的啓動子，下調其表達，從而降低丹蔘酮水平；它還抑制已知的途徑正向調控因子SmERF1L1的轉錄（Deng、Shi等，2020）。相反，SmbZIP3通過激活SmERF128和SmMYB9b等關鍵調控基因的轉錄，增強丹蔘酮積累（Shi等，2022）。同時，SmbZIP4作為負調控因子，通過與SmGGPPS和SmCYP76AK1啓動子中的ABRE-1基序相互作用，抑制其轉錄，限制生物合成產出（Zhu等，2025）。

2.2.7 其他轉錄因子   

WD40轉錄因子家族成員SmWD40-170過表達時，丹蔘酮含量增加1.5倍（Liu等，2020）。過表達SmNAC2使丹蔘酮I和IIA的含量分別降低56%和62%；相反，SmNAC2-RNA干擾促進丹蔘酮（包括丹蔘酮I、IIA、隱丹蔘酮和二氫丹蔘酮I）的積累，與野生型植物相比分別增加68.4、1.3、13.5和9.2倍。進一步研究表明，過表達SmNAC2下調SmCYP1AH2的表達，而沉默SmNAC2上調SmHMGR2、SmDXS2、SmKSL2和SmCYP76AH1的水平（Zhang等，2021）。響應YE的轉錄因子SmSCR1過表達可使丹蔘酮生物合成增加高達1.49倍，且SmSCR1結合SmCPS1的啓動子以誘導其表達（Zhou等，2022）。過表達SmEIL1抑制丹蔘酮生物合成並抑制SmCPS1的轉錄（Li、Xu等，2024）。     

2.2.8 轉錄複合物   

SmLBD23和SmLBD16的表達受SmJAZs影響，且有證據表明SmLBD23與SmJAZ1、SmMYB36/97、SmbHLH37和SmMYC2b存在蛋白相互作用。這些發現表明，LBD轉錄因子可能在蛋白複合物中協同作用，調控丹蔘的JA信號通路和次生代謝過程。進一步研究顯示，過表達SmMYC2顯著增加SmLBD23和SmLBD16的表達，表明它們參與JA信號通路（Lu等，2020）。SmMYC2還正向調控SmGGPPS1的表達，且SmMYB36與SmMYC2形成蛋白複合物以增強丹蔘酮生物合成，而SmMYB36的活性依賴於SmMYC2；此外，SmJAZ3/4/8競爭性結合SmMYC2，減少SmMYC2與SmMYB36的相互作用，從而減弱靶基因SmGGPPS1的表達；MeJA處理可緩解這種抑制作用（Cao等，2024）。丹蔘酮合成還受MeJA、SA和GA等激素信號與bHLH和WD40轉錄因子的共同誘導。這些轉錄因子形成複合物（如MBW或MYB-bHLH複合物）調控丹蔘酮合成。SmWD40-170與SmJAZ3相互作用，通過上調SmDXS、SmHMGR、SmGGPPS1、SmCPS1、SmKSL1和SmCYP76AH1等基因激活丹蔘酮產生（Li等，2021）。     

2.2.9 轉錄調控網絡   

SmMYB36上調丹蔘酮生物合成基因SmDXS2、SmGGPPS1和SmCPS1，並通過結合SmERF6啓動子促進SmCPS1的表達，進一步增強丹蔘酮合成（Li、Fang等，2023）。SmWRKY32通過抑制SmGGPPS1、SmCPS1和SmERF128的表達，負向調控丹蔘酮合成，從而抑制丹蔘酮生物合成途徑中的關鍵基因（包括SmKSL1、SmCPS1和SmCYP76AH1）的表達（Nie等，2024）。SmWRKY34不僅抑制SmGGPPS1的表達，還抑制丹蔘酮生物合成的正向調控因子SmbZIP3的表達；因此，這種抑制作用延伸至SmbZIP3的靶基因SmMYB9b和SmERF128，最終導致丹蔘酮生物合成受到抑制（Shi等，2022）。過表達SmSAP4上調丹蔘酮生物合成基因（包括SmKSL1、SmCPS1、SmGGPPS1、SmDXS2和SmHMGR2）的表達，促進丹蔘酮合成；此外，SmbHLH37和SmERF73與SmSAP4啓動子中的E-box和DRE元件相互作用，激活其表達，從而促進丹蔘酮產生（Lv等，2024）。     

2.3 轉錄後和翻譯水平調控   

ABA受體SmAPK1與bZIP轉錄因子SmbZIP4相互作用，且SmAPK1磷酸化SmbZIP4的Ser97和Thr99位點，導致其通過26S蛋白酶體途徑降解；該過程上調SmGGPPS和SmCYP76AK1的表達，從而促進丹蔘酮生物合成（Zhu等，2025）。MeJA誘導的SmCSN5與SmMYB36相互作用，增強其蛋白穩定性，防止其通過26S蛋白酶體途徑降解，進而上調丹蔘酮生物合成基因（如SmDXS2和SmCPS1）的表達（Li等，2025）。     

2.3.1 表觀遺傳修飾-DNA甲基化   

通過丹蔘的DNA甲基組分析發現，CHH甲基化是造成觀測差異的主要因素。甲基化抑制劑5-氮雜胞苷的應用促進了丹蔘酮的積累，表明DNA甲基化通過改變關鍵酶基因（SmDXS2、SmCMK、SmIDI1、SmHMGR2、SmDXR、SmMDS、CYP76AH1和SmCYP71D373）啓動子或下游區域的CHH甲基化水平，抑制丹蔘酮生物合成（Li、Li等，2023）。全基因組亞硫酸氫鹽測序和轉錄組分析顯示，DNA甲基化水平升高與表觀調控相關基因（包括染色質甲基轉移酶2（SmCMT2）、DNA甲基化減少蛋白1（SmDDM1）、Argonaute 4（SmAGO4）和結構域重排甲基轉移酶1（SmDRM1））的表達增加相關。此外，高甲基化改變了丹蔘酮生物合成中多個關鍵基因的表達，如SmCPS5、SmCYP71D464、SmGGPPS1和SmGPPS。這些發現強調了DNA甲基化在調控丹蔘丹蔘酮生物合成中的關鍵作用（He等，2023）。對丹蔘應用DNA甲基化抑制劑5-氮雜胞苷可增加丹蔘酮含量，表明DNA甲基化在抑制丹蔘酮生物合成中發揮作用（Yang等，2022）。     

2.3.2 微小RNA（MicroRNA）   

在丹蔘毛狀根中過表達Sm-miR396b抑制其生長，但使總丹蔘酮含量增加至對照組的1.91倍（Zheng等，2020）。過表達Smi-miR858a降低丹蔘酮含量；轉錄組分析表明，它靶向SmMYB6、SmMYB97和SmMYB112，抑制丹蔘酮生物合成基因（包括SmCPS1和SmKSL1）的表達（Zhu等，2024）。

討論和結論

藥用植物因其生物活性化合物而備受重視，這些化合物雖然產量低，但對人類健康意義重大。研究表明，轉錄因子在調控這些化合物的生物合成中發揮着關鍵作用。轉錄因子的篩選方法不斷髮展，基因組學、轉錄組學和單細胞RNA測序為挖掘調控藥用植物次生代謝的新型轉錄因子提供了新見解。丹蔘酮和酚酸在同一代謝網絡中存在相互調控關係，部分轉錄因子在兩者的生物合成中發揮雙重作用。某些轉錄因子（如SmMYC2a/2b、SmbHLH148、SmbZIP1和SmWD40-170）對丹蔘酮和酚酸的生物合成均起正向調控作用，促進兩種化合物的積累（Deng、Shi等，2020；Li等，2021；Xing、Liang等，2018；Zhou等，2016）。然而，其他轉錄因子（如SmMYB36、SmERF1L1和SmGRAS1/2/3）（Bai等，2017；Huang等，2019；Li等，2019；Li、Fang等，2023）在促進丹蔘酮生物合成的同時抑制酚酸生物合成，在代謝流中表現出競爭關係。這種現象的原因可能是多方面的：首先，部分轉錄因子可能通過影響初級代謝中的關鍵酶來調控代謝流（例如，SmMYB36通過抑制GAPC酶活性間接抑制丹酚酸合成）（Li、Fang等，2023）；其次，轉錄因子具有多個靶標，可同時作用於丹蔘酮和酚酸生物合成的關鍵基因，或激活或抑制其表達；此外，儘管丹蔘酮和酚酸的前體不同，但兩者均依賴初級代謝提供糖類，並共享ATP和NADPH等資源用於合成，因此一種化合物合成的增加可能通過資源競爭抑制另一種化合物的合成。總體而言，丹蔘酮和酚酸的生物合成不僅受到轉錄因子的複雜調控，還受到代謝流中資源有限性的影響，導致兩種化合物在合成過程中既存在正向協同作用，也存在負向競爭關係。    

作為模式藥用植物，丹蔘因其成熟的遺傳轉化體系，在轉錄調控研究方面取得了顯著進展。然而，關於轉錄後調控、翻譯後調控和表觀遺傳調控的研究仍較為有限，有待進一步深入。此外，丹蔘中生物活性化合物的生物合成途徑尚未完全闡明，這阻礙了轉錄調控網絡的挖掘。目前，丹蔘中植物激素調控的研究主要集中在JA、ABA和SA等單個激素上，但關於多種激素如何相互作用調控化合物生物合成的研究仍需加強。還應進一步關注激素與環境因子的相互作用，以更好地理解它們對產物積累的影響。大多數關於丹蔘中酶基因和轉錄因子的研究僅侷限於該物種，缺乏與其他鼠尾草屬物種的比較研究。未來的研究可探索丹蔘基因的進化歷史，例如CYP76AK1的差異可能是影響丹蔘酮在不同鼠尾草屬物種中分佈的關鍵因素（Hu等，2023），這為理解不同鼠尾草屬物種次生代謝調控的差異提供了新視角。  

此外，藥用植物中許多天然產物的生物合成途徑仍不明確，限制了我們對其調控網絡的探索。例如，將迷迭香酸轉化為丹酚酸B的酶尚未確定，丹蔘酮生物合成的完整途徑也有待進一步研究。合成生物學為在釀酒酵母、大腸桿菌等微生物或其他植物中生產生物活性化合物提供了替代方法，但這些方法通常僅能生產生物活性化合物的前體。例如，利用丹蔘的鞘脂TPS1和SmKSL1在酵母中生產了高濃度的次丹蔘酮二烯（Hu等，2020）；對SmKSL1-CfTPS1進行進一步修飾後，次丹蔘酮二烯的產量提高了約8%（Bai等，2024）；此外，在重組酵母中共表達SmCPS、SmKSL1以及BTS1（GGPP合酶）和ERG20（法尼基焦磷酸合酶），顯著提高了次丹蔘酮二烯的產量，達到365 mg/L，同時減少了副產物的積累（Zhou等，2012）。隨着合成生物學的發展以及對丹蔘次生代謝物生物合成途徑的全面理解，有望通過合成生物學實現丹蔘酮和酚酸的高產生產。具體而言，科學家可將SmCPS和SmKSL1等關鍵酶基因導入微生物系統，構建生物合成途徑，並優化代謝流和基因表達，以進一步提高目標化合物的合成效率。這種方法在大規模生產方面具有巨大潛力，為製藥行業提供了新的解決方案，具有顯著的經濟和社會效益。    

愈傷組織培養、懸浮細胞和毛狀根正日益成為藥用植物次生代謝物的生產來源（Chupakhin等，2019；Rad等，2017）。這是由於藥用植物材料有限、某些物種栽培困難以及部分天然化合物的化學合成方法開發面臨挑戰。基因工程成果與體外組織培養和分子生物學技術相結合，為提高製藥行業重要化合物的提取效率帶來了突破。對丹蔘次生代謝物生物合成調控機制的分析，為後續轉基因懸浮細胞和毛狀根的生產提供了理論基礎。實驗表明，轉基因懸浮細胞和毛狀根在提高次生代謝物產量方面具有顯著優勢，且不受季節和空間限制，還能避免農藥施用對藥用植物的影響。目前，丹蔘轉基因毛狀根的遺傳轉化體系已較為成熟。例如，將SmDXS和SmGGPPS基因導入轉基因毛狀根可使丹蔘酮含量提高至12.93 mg/g（Shi等，2016）；多基因整合以及利用CRISPR技術敲除某些基因可進一步提高轉基因毛狀根中丹蔘酮的成分（Shi、Liao等，2021）。此外，轉基因毛狀根可用於快速功能鑑定，與丹蔘轉基因幼苗相比，顯著縮短了鑑定時間。