江苏省植物学会副理事长，南京师范大学生命科学学院丁小余研究团队近日在《Acta Pharmaceutica Sinica B》（影响因子为14.8）发表突破性成果，成功完成细茎石斛（Dendrobium moniliforme (L.) Sw.）染色体级别基因组的高精度组装，并首次揭示黄酮类与类胡萝卜素生物合成的关键调控机制，为提升这一传统药用植物的经济价值提供了科学依据。

细茎石斛作为亚洲传统药材，其黄酮类化合物具有抗炎、抗氧化、抗糖尿病等显著功效，但基因组信息的缺失长期制约其分子育种研究。研究团队采用PacBio长读长测序技术，结合Hi-C染色体构象捕获技术，成功克服石斛兰基因组高度杂合、重复序列占比高的组装难题，最终获得总长1.20 Gb的高质量基因组（contig N50达3.97 Mb），BUSCO评估完整性达91.4%。通过比较基因组学分析，团队发现细茎石斛基因组中扩张的基因家族显著富集于次生代谢途径，尤其是黄酮类和类胡萝卜素合成相关基因簇，为功能基因挖掘奠定坚实基础。

通过整合基因组与多组织转录组数据，研究团队系统鉴定了黄酮类、多糖、类胡萝卜素及生物碱生物合成相关的128个酶基因，并构建了代谢通路调控网络。进一步聚焦于植物次生代谢的核心调控因子——R2R3-MYB转录因子家族，转录因子DMYB69被证实为黄酮类合成的核心激活因子。通过亚细胞定位实验确认其定位于细胞核后，研究团队利用瞬时过表达技术，在细茎石斛瞬时过表达DMYB69，结果显示花青素、黄酮及黄酮醇含量提升。进一步通过酵母单杂交和双荧光素酶报告系统，揭示DMYB69可直接结合黄酮合成关键酶基因（如CHS、F3H）的启动子区域，激活其表达。另一转录因子DMYB44被锁定为类胡萝卜素合成的关键调控者。通过HPLC定量分析，过表达DMYB44的植株中β-胡萝卜素和叶黄素含量分别增加研究进一步发现，DMYB44通过特异性结合类胡萝卜素合成基因PSY等的启动子，驱动其高效表达。这一发现不仅解释了细茎石斛成分积累的分子基础，也为通过基因编辑精准调控代谢通路提供了靶点。该研究首次在石斛兰中建立了“基因组-代谢组-调控网络”三位一体的研究框架，为解析次生代谢复杂调控机制提供了范式。