近日，华南农业大学生命科学学院吴鸿教授团队联合中国热带农业科学院南亚热带作物研究所贺军军团队，在国际著名学术期刊《Journal of Advanced Research》（影响因子17.1）在线发表了题为“RhizospherePenicilliumand Phosphorus Availability Drive Bioactive Compound Accumulation in Amomum villosum”的研究论文。该研究基于代谢组学、转录组学、土壤理化性质检测与宏基因组学融合的多组学整合分析体系，通过对阳春砂仁核心道地产区广东省阳春市与其他砂仁产区的土壤理化和微生物特征比较、以及不同产区种植的阳春砂仁主要代谢物积累谱特征的分析，深入解析了调控砂仁品质形成的关键土壤生物和非生物因子的作用机制。

阳春砂仁（Amomum villosum）是著名的南药，富含龙脑、乙酸龙脑酯等生物活性成分，具有化湿开胃，温脾止泻，理气安胎的功效。其核心道地产区广东阳春种植历史悠久，所产砂仁药材品质显著优于其他产区。然而驱动砂仁品质形成的关键环境因子及内在响应机制尚未得到科学解析。本研究采用广泛靶向全谱代谢组学分析，揭示阳春产区的砂仁核心活性成分龙脑、乙酸龙脑酯的积累水平显著提升；通过转录组分析明确其优势基因表达谱特征，并鉴定出参与乙酸龙脑酯生物合成的关键功能基因WvBAHD3；进一步的土壤理化性质分析表明，阳春产区土壤有效磷（AP）含量显著高于西双版纳、柳州、湛江等非核心产区；宏基因组分析显示Penicillium、Limnoraphis、Alcaligenes为根际优势微生物类群，且在阳春土壤中显著富集，相关性分析结果显示上述三类微生物与土壤有效磷含量、砂仁活性成分积累水平存在显著正相关。进一步通过实验证明分离纯化的真菌菌株橘青霉（Penicillium citrinum）可通过分泌有机酸促进土壤难溶态磷的活化释放，土壤中释放的有效磷进而通过上调砂仁WvBAHD3基因的表达显著促进砂仁中乙酸龙脑酯合成与积累。

阳春砂仁作为我国四大南药之一，是岭南地区最具代表性的道地药材。本研究从“根际微生物—土壤磷素—植物活性成分”三方互作的视角，解析了核心产区阳春种植的砂仁高品质形成的机制，明确了根际青霉通过分泌有机酸提升土壤有效磷、进而上调功能基因表达促进乙酸龙脑酯等活性成分积累这一关键调控路径。研究结果不仅揭示了道地药材“道地性”形成的土壤生物与环境因素，还可为阳春砂仁的高品质栽培、土壤磷素精准管理以及砂仁专用微生物菌剂的开发提供了重要理论依据与实践指导。

华南农业大学生命科学学院已出站博士后李振凯（现任职山东中医药大学）、在读硕士研究生覃钰菲、蔡嘉怡和已毕业硕士研究生罗欣为论文共同第一作者，华南农业大学生命科学学院药用植物研究中心吴鸿教授，中国热带农业科学院南亚热带作物所贺军军副研究员为共同通讯作者。中国热带农业科学院南亚热带作物所姚艳丽副研究员、韶关学院王玉昆副教授、广东农垦热带作物科学研究所梁秋玲和谢黎黎农艺师、华南农业大学白玫、梁祥修和梁翠月教授等参与了部分工作。

本研究得到“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目（2022SDZG07）、2024年度省基础与应用基础研究基金联合基金（2024A1515110181）、广东特支计划（2024TX08A051）和2023年省级乡村振兴战略专项项目（2023- NBH -00-023）的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123226007915?via%3Dihub

文/图 生命科学学院 李振凯

初审/龚慧 复审/周海 终审/吕剑红