穿心莲（Andrographis paniculata）是一种重要的岭南特色中药材，穿心莲二萜内酯类化合物是穿心莲的主要活性物质，具有抗炎、抗病毒、抗菌、保肝及免疫调节等功效，被誉为 “中药抗生素”。这些特殊的次生代谢物（如穿心莲内酯）的合成积累量，是衡量穿心莲药材品质的关键指标。生长环境对中药材品质的形成至关重要，光照作为关键的环境因子，不仅影响植物的生长发育进程，更在次生代谢调控中扮演着核心信号角色。穿心莲喜光照，是典型的阳生植物。因此，探析光照条件对穿心莲萜类活性成分的影响和调控机制，具有重要的理论价值和实际意义。前期我们揭示了光强调控穿心莲萜类活性成分的分子机制 (Zhou et al., 2026)，然而光质如何影响和调控穿心莲品质仍不清楚。
近日，广州中医药大学药用植物生理生态研究所王宏斌/靳红磊教授团队在Plant Physiology发表了题为Blue Light Regulates Terpenoid Biosynthesis via Jasmonic Acid Signaling in the Medicinal Plant Andrographis paniculata 的研究论文，揭示了蓝光通过茉莉酸信号调控穿心莲萜类活性成分生物合成的分子机制，为提高药用植物有效成分的生物合成提供了新策略。
研究人员发现，相较其他光质而言，蓝光不仅能显著促进穿心莲的株高、叶片生长和生物量积累，使其长势良好，还能特异性且显著地诱导主要活性成分—穿心莲内酯和14-去氧穿心莲内酯的积累（图1）。转录组分析显示蓝光处理上调了萜类生物合成关键基因（如ApGGPPS1, ApGGPPS2, ApCPS2）以及茉莉酸生物合成与信号通路关键基因（如ApAOS, ApLOX2, ApMYC2）的表达。代谢组分析发现蓝光处理可增加多种茉莉酸衍生物（如JA-Phe, JA-Val, JA-Ile）的含量，此外，外源施加茉莉酸可显著提高穿心莲内酯、14-去氧穿心莲内酯和新穿心莲内酯的含量。提示蓝光可通过激活茉莉酸的生物合成与信号转导，进而促进穿心莲内酯的积累。
图1 不同光质对穿心莲植株生长及活性成分积累的影响
亚细胞定位、双分子荧光互补（BiFC）以及免疫共沉淀（Co-IP）实验结果表明，ApHY5与ApMYC2均定位于细胞核内，且二者之间存在直接的蛋白相互作用。染色质免疫共沉淀-定量PCR（ChIP-qPCR）分析进一步证实，蓝光处理能显著诱导ApHY5蛋白特异性结合至下游靶基因启动子区域的G-box元件上。尤为重要的是，在蓝光照射条件下，共表达ApHY5与ApMYC2可对ApCPS2、ApGGPPS1及ApGGPPS2等关键基因的启动子产生显著的协同激活效应，其转录激活强度显著高于ApHY5单独表达时的作用。此外，通过采用病毒诱导的基因沉默与瞬时过表达技术进行功能分析，结果进一步证实了ApHY5与ApMYC2在调控通路中的正向作用。
综上，本研究揭示了蓝光不仅能显著促进穿心莲的植株生长，还能高效提升其药用活性成分含量。机制上，蓝光可诱导光信号转录因子ApHY5直接结合到穿心莲内酯生物合成关键基因（ApCPS2、ApGGPSS1和ApGGPSS2）的启动子区域。并促进ApHY5可与茉莉酸信号通路的核心转录因子ApMYC2发生相互作用，增强ApHY5对下游靶基因启动子的转录激活能力，从而高效启动穿心莲内酯的生物合成途径，提升活性成分的积累。这一研究既为理解植物次生代谢的光调控机制提供了新视角，也为农业生产及药用植物开发中如何更高效利用光信号实现“长势好、药效高”的目标提供了重要理论依据。
图2 蓝光通过茉莉酸信号调控穿心莲萜类成分合成的工作模型
广州中医药大学药用植物生理生态研究所靳红磊教授和王宏斌教授为论文共同通讯作者，已毕业博士研究生李东晓为论文第一作者（现任职于广州中医药大学第三附属医院）。相关工作得到了国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目、优秀青年科学基金、青年科学基金，以及广东省基础与应用基础研究重大项目等的资助。
[1] Zhou, Y., Huang, Y., Zhou, Y., Yang, C., Lai, Y., Chen, J., Li, D., Liu, S., He, H., Duan, S., Shen, Q., Wang, X., Wang, H., & Jin, H. (2026). High light promotes salicylic acid–dependent diterpenoid lactone biosynthesis in andrographis paniculate. New Crops, 3, 100094. https://doi.org/10.1016/j.ncrops.2025.100094
