葛根對預防心血管以及老年性骨骼疏松等病癥具有較強功效，為藥食同源植物，其主要功效成分為葛根素，有意思的是葛根素只在野葛植物中合成，而在其它任何植物中均未檢測到，這些資料說明野葛植物存在某種特殊的合成裝置或機制促使了葛根素的形成。葛根素分子碳8位置有一個碳糖苷，是葛根素的藥用基團，通常小分子藥物的糖苷都是通過氧橋連接至藥物分子骨架，但葛根素分子的糖苷卻直接通過C-C連接方式連接至其骨架之上，這種特殊的合成方式使得葛根素分子具備了獨特的藥用價值。因此，葛根素分子碳糖苷如何形成激起了廣大科學家的研究興趣，也一直是一個困擾科學家們的神秘科學問題。
為揭開葛根素分子碳糖苷如何形成的神秘面紗，中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室工作人員王欣與李長福在章焰生研究員的指導下開展了這方面的研究工作。通過常規植物化學技術，他們首先明確了葛根素分子的合成場所主要是在野葛植物的根部細胞，并在根部細胞中長期儲存；利用高通量RNA測序技術，該研究團隊從野葛植物中共分離100多種糖基轉移酶基因，并借助熒光定量PCR分析手段，發現了其中有22種糖基轉移酶基因在野葛植物的根中特異合成；圍繞上述22種糖基轉移酶基因，利用生物化學以及分子生物學研究手段，他們成功地發現了其中一種命名為PlUGT43 的基因控制了葛根素分子碳糖苷的形成，PlUGT43 基因目前只在野葛植物中檢測到，而搜索其它豆科植物均未發現有任何的PlUGT43的同源基因，這也許可以解釋了為什么葛根素只在野葛植物中合成的原因。有意思的是該研究團隊將PlUGT43 基因轉入豆科作物大豆中，最終發現轉基因大豆也具備了合成葛根素的能力。隨著合成生物學技術的發展以及PlUGT43 基因的發現，相信不久的未來人工體外生物合成制備葛根素將成為可能。
該項研究受到了國家自然科學基金項目的支持，相關成果已在國際植物學雜志Plant Journal上進行了發表。
圖：PlUGT43 催化了葛根素碳糖苷基團的形成
