异荭草素（Isoorientin）是黄酮碳苷化合物，已被证实具有抗肿瘤、抗炎及缓解神经性疼痛等多种生物活性，同时兼具抑菌和抑蚜虫的农业应用潜力，具有良好的应用前景。然而，其规模化生产面临瓶颈：植物提取受限于天然含量低及品种、环境条件的差异，而化学合成则路线冗长且经济性不佳。微生物合成因此成为可持续生产异荭草素的理想替代方案。

    近日，重点实验室漆小泉研究员团队采用模块化策略，在酿酒酵母中成功构建了从葡萄糖到异荭草素的完整生物合成途径，通过优化三个功能模块，首次实现了异荭草素的从头合成。研究首先从上游前体供给入手，对柚皮素代谢网络进行了多层次强化（莽草酸途径通量增强、中心碳代谢重排、细胞质丙二酰CoA供给强化、线粒体乙酰辅酶A重定向以及关键基因剂量优化），将柚皮素产量提高至160.94 mg/L。随后构建柚皮素转化为木犀草素的合成途径。通过体内系统筛选来自不同物种的柚皮素合成木犀草素两条途径的酶元件，鉴定出SbFBH2和CYP93G1的组合催化效率最优。针对这两个细胞色素P450酶在酵母表达中活性受限的瓶颈，作者进一步通过多拷贝基因整合、增强辅因子NADPH和血红素供给、以及扩大内质网膜面积等策略优化了P450酶的催化微环境，将木犀草素含量从0.27 mg/L提高至3.53 mg/L。最后，通过引入木犀草素合成异荭草素的途径并构建UDP-葡萄糖再生模块，成功实现了异荭草素的从头生物合成，摇瓶产量达到3.17 mg/L。

    该研究首次实现了异荭草素在酿酒酵母中的从头稳定合成，为P450主导的植物黄酮途径在微生物中的重构提供了可推广的工程框架。

    该研究成果于2026年8月6日在线发表于国际期刊aBIOTECH。植物研究所在读博士生宋照昀为本文第一作者，漆小泉研究员为通讯作者。感谢中国医学科学院药物研究所的訾佳辰教授提供的帮助和中国科学院植物研究所公共技术平台提供的技术保障。研究得到国家自然科学基金（32430009）、国家重点研发计划（2022YFD2200601）及中科农福（北京）生物技术有限公司的资助。

    文章链接：https://doi.org/10.1016/j.abiote.2026.100085

酿酒酵母异荭草素从头合成的模块化途径和策略