蓮生物堿生物合成途徑及相關(guān)基因研究進(jìn)展

王玲 卓燊，2 付學(xué)森 劉紫璇 劉笑蓉，3 王志輝，3 周日寶，3，4劉湘丹，3，4

（1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，長(zhǎng)沙 410208；2.廣西科技大學(xué)醫(yī)學(xué)部，柳州 545006；3.湘產(chǎn)大宗道地藥材種質(zhì)資源及規(guī)范化種植重點(diǎn)研究室，長(zhǎng)沙 410208；4.湖南省普通高等學(xué)校中藥現(xiàn)代化研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410208）

蓮Nelumbo nuciferaGaertn.為蓮科多年生水生植物［1］，作為藥用植物最早以藕實(shí)莖之名記載于東漢《神農(nóng)本草經(jīng)》、明代《本草綱目》中對(duì)蓮各部位名稱進(jìn)行了詳細(xì)的解釋［2］。蓮的葉、種子、種子中的幼葉和胚根、雄蕊、蓮蓬等多個(gè)部位均可入藥，其種子作蓮子入藥，有補(bǔ)脾止瀉、止帶、益腎澀精、養(yǎng)心安神之功效，為藥食同源佳品；其干燥葉作荷葉入藥，有清暑利濕、升發(fā)清陽(yáng)、涼血止血等功效；其成熟種子中干燥的幼葉和胚根作蓮子心入藥，重在清心安神、交通心腎［3］等。蓮子、荷葉、蓮子心基原相同而因入藥部位不同導(dǎo)致功效不同稱“同源異效”即藥效分化，其中荷葉、蓮子心均含生物堿類和黃酮類成分而藥效差異顯著引起了筆者的關(guān)注。

現(xiàn)有認(rèn)知物質(zhì)基礎(chǔ)不同可能導(dǎo)致功效和藥理作用差異。現(xiàn)代化學(xué)成分研究表明，荷葉和蓮子心均含有生物堿類和黃酮類成分，但兩者生物堿類成分［4-8］差異明顯。荷葉、蓮子心所含生物堿均屬于芐基異喹啉類生物堿（benzylisoquinoline alkaloids, BIAs）。但荷葉中生物堿主要是阿樸啡類（aporphines），藥典將其中的荷葉堿（nuciferine）設(shè)為荷葉評(píng)價(jià)指標(biāo)，規(guī)定其含量不得少于0.1%［3］；此外番荔枝堿（anonaine）、O-去甲基荷葉堿（O-nornuciferine）、蓮堿（roemerine）、N-去甲基荷葉堿（N-nornuciferine）在荷葉中含量也相對(duì)豐富；現(xiàn)代研究表明，阿樸啡類生物堿荷葉堿調(diào)脂減肥作用明顯［9］，與《本草綱目》記載“荷葉服之，令人瘦劣”的功效相符。蓮子心生物堿主要為雙芐基異喹啉類（bisbenzylisoquinolines），該類成分被認(rèn)為是蓮子心具有安神功效的主要藥效物質(zhì)，其中甲基蓮心堿（neferine）具有抗心律失常、抗高血壓、抗血栓等作用［10］，藥典將其作為蓮子心質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，規(guī)定其含量不得少于0.7%［3］；蓮子心中還含具有降壓作用的異蓮心堿（isoliensinine）［11］及抗氧化作用的蓮心堿（liensinine）等。

蓮中生物堿類成分具有顯著藥理活性，而荷葉與蓮子心的“同源異效”現(xiàn)象，激發(fā)越來(lái)越多研究工作者開(kāi)展蓮生物堿生源合成途徑及關(guān)鍵酶研究。基于此，本文通過(guò)查閱文獻(xiàn)對(duì)蓮生物堿成分類型、蓮生物堿合成途徑及其關(guān)鍵酶基因進(jìn)行了綜述，并對(duì)蓮中主要的生物堿合成途徑進(jìn)行歸納，以期為解析蓮的生物堿合成途徑及荷葉、蓮子心的藥效分化的分子機(jī)制提供參考。

1 蓮的生物堿分類及主要成分

蓮生物堿按母核連接的差異基團(tuán)，分單芐基異喹啉類、雙芐基異喹啉類、原阿樸啡類、阿樸啡類、氧化阿樸啡類、去氫阿樸啡類和其他類［12］，以單芐基異喹寧類、雙芐基異喹寧類和阿樸啡類這三類為主。荷葉中生物堿以阿樸啡類、單芐基異喹啉類為主，如荷葉堿、蓮堿、O-去甲基荷葉堿、番荔枝堿、N-去甲基荷葉堿等。蓮子心中生物堿以雙、單芐基異喹啉類為主，主要包括蓮心堿、異蓮心堿、甲基蓮心堿等。蓮中常見(jiàn)生物堿見(jiàn)表1，化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 蓮中主要生物堿化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of main alkaloids in lotus（Nelumbo nucifera Gaertn.）

表1 荷葉、蓮子心主要化學(xué)成分Table 1 Main chemical constituents of lotus leaf and lotus plumule

2 蓮的生物堿生物合成途徑

2.1 BIAs的分類及蓮生物合成途徑

2.1.1 BIAs的分類及其共有生物合成途徑 BIAs按母核分類如下［30-31］：（1）芐基異喹啉生物堿（benzylisoquinoline），如罌粟堿；（2）雙芐基異喹啉生物堿，如蓮心堿、甲基蓮心堿；（3）阿樸啡和異阿樸啡類生物堿，如荷葉堿、番荔枝堿；（4）小檗堿和原小檗堿類生物堿（protoberberine），如黃連堿、小檗堿；（5）苯并菲啶類生物堿（benzophenanthridines），如血根堿；（6）嗎啡類生物堿（morphinane），如嗎啡；（7）普羅托品類生物堿（protopine）。

BIAs具有共有合成途徑，以氨基酸為生物合成起點(diǎn)，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)移酶、還原酶及合成酶催化衍生出各類芐基異喹啉類生物堿。首先，酪氨酸（L-tyrosine）經(jīng)反應(yīng)分別形成L-多巴胺（L-dopamine）和4-羥基苯基乙醛（4-hydroxyphenylacrtaldehyde，4-HPAA），隨后多巴胺和4-HPAA經(jīng)去甲烏藥堿合酶（norcoclaurine synthase，NCS）催化縮合形成（S）-去甲烏藥堿，（S）-去甲烏藥堿［32］再經(jīng)（S）-去甲烏藥堿6-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（（S）-norcoclaurine-6-O-methyltransferase，6OMT）、烏藥堿N-甲基轉(zhuǎn)移酶（coclaurine-N-methyltransferase，CNMT）、3'-羥基-N-甲基烏藥堿-4'-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（4'-O-methyltransferase, 4' OMT）3個(gè)甲基轉(zhuǎn)移酶的甲基化和細(xì)胞色素P450氧化還原酶（N-methylcoclaurine-3'-hydroxylase,NMCH）的催化形成（S）-牛心果堿（（S）-reticuline）［33］。以（S）-牛心果堿為前體，經(jīng)異構(gòu)、甲基化、去甲基化、偶聯(lián)、重排等反應(yīng)，可形成阿樸啡類、雙芐基異喹啉類、小檗堿和原小檗堿類等大多數(shù)BIAs。其中（1）小檗堿類途徑，小檗堿橋酶（berberine bridge enzyme，BBE）催化（S）-reticuline形成（S）-金黃紫堇堿（（S）-scoulerine），在金黃紫堇堿9-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（scoulerine 9-O-methyltransferase，SOMT）、四氫小檗堿合酶（Canadine synthase，CAS）、四氫小檗堿氧化酶（（S）-tetrahydroprotoberberine oxidase, STOX）催化下形成小檗堿等小檗堿類。（2）（S）-金黃紫堇堿也是芐基異喹啉類、苯并菲啶類、普羅托品類的共同起點(diǎn)［34-35］，（S）-金黃紫堇堿經(jīng)反應(yīng)形成普羅托品類，苯并菲啶類再在普羅托品類基礎(chǔ)上經(jīng)反應(yīng)形成［35］。（3）嗎啡類途徑，（S）-牛心果堿在異構(gòu)酶（reticuline epimerase,REPI）異構(gòu)作用下形成（R）-牛心果堿［36］，再經(jīng)P450 酶（salutaridine synthase）偶聯(lián)作用形成嗎啡烷的基本骨架，而后反應(yīng)形成嗎啡類生物堿［37］。（4）阿樸啡類途徑，（S）-Reticuline經(jīng)紫堇塊莖堿合成酶（corytuberine synthase，CTS）催化發(fā)生分子內(nèi)C-C苯酚偶聯(lián)轉(zhuǎn)化成紫堇塊莖堿后進(jìn)一步合成阿樸啡類［38］。（5）雙芐基異喹啉類途徑，由CYP80A催化（S）-N-甲基烏藥堿反應(yīng)產(chǎn)生雙芐基異喹啉。目前，小檗堿、嗎啡、血根堿、木蘭花堿等成分合成途徑已明確，而蓮中的生物堿的合成途徑并不清晰。共有合成途徑如圖2所示。

圖2 芐基異喹啉類生物堿合成途徑Fig.2 Synthesis pathways of benzylisoquinoline alkaloids

2.1.2 蓮的生物堿生物合成途徑 文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，蓮中生物合成途徑研究主要集中在阿樸啡類和雙芐基異喹啉類生物堿，與大多數(shù)BIAs合成途徑相似，蓮生物堿也具有共同合成途徑。目前，阿樸啡類途徑存在較多爭(zhēng)議，因荷葉所含阿樸啡類生物堿的C-3'和C-4'不含甲基或羥基，故有研究者認(rèn)為該類成分應(yīng)該是（S）-N-甲基烏藥堿或者（S）-去甲烏藥堿由CYP80G催化產(chǎn)生；但也有認(rèn)為從（S）-牛心果堿處經(jīng)CTS催化生成紫堇塊莖堿再產(chǎn)生一系列的阿樸啡類。此外，蓮堿可能是由北美鵝掌楸尼定堿在CYP719A的催化下生產(chǎn)，N-去甲荷葉堿、O-去甲荷葉堿可能是荷葉堿去甲基化修飾產(chǎn)生。荷葉中的荷葉堿、蓮堿、番荔枝堿、N-去甲荷葉堿、O-去甲荷葉堿合成途徑，如圖3所示。

圖3 荷葉阿樸啡類生物堿合成途徑Fig.3 Synthesis pathways of apomorphine alkaloids in lotus leaf

蓮中雙芐基異喹啉類生物堿可能從（S）-N-甲基烏藥堿處由CYP80A催化兩個(gè)單芐基類生物堿的C-O之間發(fā)生C-O 苯酚偶聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生。從結(jié)構(gòu)分析，蓮心堿可能由亞美罌粟堿和（S）-N-甲基烏藥堿反應(yīng)生成，甲基蓮心堿可能由蓮心堿經(jīng)甲基化修飾產(chǎn)生，異蓮心堿可能由兩種構(gòu)型的N-甲基烏藥堿反應(yīng)生成norisoliensinine后經(jīng)甲基化修飾而產(chǎn)生。蓮子心中蓮心堿、異蓮心堿、甲基蓮心堿合成途徑如圖4。

圖4 蓮子心雙芐基異喹啉類生物堿合成途徑Fig.4 Synthesis pathways of dibenzyl isoquinoline alkaloids in lotus plumule

2.2 蓮生物堿合成途徑中相關(guān)酶基因進(jìn)展

文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，蓮生物堿合成途徑對(duì)NCS、6OMT、7OMT、NCMT、CYP80A、CYP80G、CYP80B酶基因研究較多，主要集中在蓮不同組織不同發(fā)育階段相關(guān)酶基因的表達(dá)模式與生物堿含量的變化關(guān)系研究，而相關(guān)酶功能研究較少。

2.2.1 去甲烏藥堿合成酶基因 去甲烏藥堿合成酶（NCS）是芐基異喹啉類生物堿共有合成途徑中的第一個(gè)關(guān)鍵酶，屬于裂合酶［35,39］。NCS催化多巴胺和4-羥基苯乙醛縮合生成BIAs合成路徑中的第一個(gè)前體化合物去甲烏藥堿，去甲烏藥堿是生成阿樸啡類、嗎啡類等生物堿的重要前體物質(zhì)，NCS為以上生物堿生源合成途徑中重要限速酶［40-41］。

Vimolmangkang等［39］鑒定出7個(gè)NCS候選基因，命名為NnCNS1-NnCNS7?；騈nCNS7被認(rèn)為是參與蓮葉生物堿合成途徑中的關(guān)鍵基因，在蓮葉中顯著表達(dá)且表達(dá)水平與生物堿含量相關(guān)；當(dāng)生物堿含量較高時(shí)可通過(guò)反饋機(jī)制抑制NnNCS7的表達(dá)，水平低時(shí)則反之。趙力［42］進(jìn)一步研究基因NnNCS7在‘Luming’（高BIAs品種）和‘WD40’（低BIAs品種）兩個(gè)品種葉片的7個(gè)發(fā)育階段（S1-S7）表達(dá)模式發(fā)現(xiàn)，該基因在兩個(gè)品種的發(fā)育階段表達(dá)模式相似，S4階段的表達(dá)水平達(dá)到極值，且生物堿合成途徑中基因的表達(dá)峰值先于生物堿積累峰值。7個(gè)CNS基因中，基因NnCNS4的表達(dá)缺乏不會(huì)抑制蓮葉生物堿的積累，與蓮中生物堿的積累無(wú)顯著相關(guān)性；此外，在蓮葉、花、葉柄中未檢測(cè)到基因NnCNS6的轉(zhuǎn)錄本，認(rèn)為其為一假基因［39］。

此外，朱玲平［43］根據(jù)“中國(guó)古代蓮”基因組注釋信息，篩選出3個(gè)與罌粟高度同源的NCS候選基因，命名為NnCNS1、NnCNS2、NnCNS3。對(duì)候選基因在‘露茗蓮’（高荷葉堿品種）和‘10-48’（低荷葉堿品種）兩個(gè)品種葉片進(jìn)行表達(dá)分析研究發(fā)現(xiàn)，基因NnCNS1、NnCNS2在兩個(gè)品種葉片中的表達(dá)差異可能導(dǎo)致了兩個(gè)品種葉片中總生物堿含量差異，其可能參與蓮葉片中含量較高的荷葉堿、O-去甲基荷葉堿的合成；而NnCNS3表達(dá)差異對(duì)兩個(gè)品種葉片荷葉總生物堿含量差異的影響不明顯，可能參與葉片中含量較低的番荔枝堿、蓮堿、N-去甲基荷葉堿的合成［43］。

2.2.2 甲基轉(zhuǎn)移酶基因 甲基轉(zhuǎn)移酶包括O-甲基轉(zhuǎn)移酶（OMT）和N-甲基轉(zhuǎn)移酶（NMT）兩類，多數(shù)甲基轉(zhuǎn)移酶具有底物專一性，有的可以同時(shí)催化多個(gè)位點(diǎn)發(fā)生甲基化［44］。甲基化可以發(fā)生在含有羥基的C-6、C-7、C-4'以及含氫的N，催化反應(yīng)發(fā)生的酶主要有6OMT、7OMT（7-O-甲基轉(zhuǎn)移酶）、4'OMT、CNMT［45］。

6OMT主要使（S）-去甲烏藥堿C-6位的羥基發(fā)生甲基化生成（S）-烏藥堿，也可催化其他芐基喹啉結(jié)構(gòu)的C-6位發(fā)生甲基化，可能在蓮BIAs生成中發(fā)揮了重要的修飾作用。單鋒［4］發(fā)現(xiàn)3個(gè)6OMT的同源基因（Nn6OMT1、Nn6OMT2、Nn6OMT3）在蓮葉、蓮子心不同發(fā)育時(shí)期的表達(dá)與生物堿成分的積累呈正相關(guān)。在蓮葉發(fā)育早期三者表達(dá)水平達(dá)峰值，中后期表達(dá)下降，生物堿成分的積累趨勢(shì)與之相同。在蓮子心4個(gè)發(fā)育時(shí)期（LP0-LP3）的表達(dá)呈先升高后降低的趨勢(shì)，LP2期達(dá)峰值；生物堿積累在LP0期極少，LP1-LP2期逐漸增加，LP3期不在增加。

7OMT催化雙芐基異喹啉或阿樸啡類的C-7甲基化反應(yīng)，Deng等［46］在蓮中鑒定出3個(gè)7OMT基因（Nn7OMT1、Nn7OMT2、Nn7OMT3）在蓮葉中顯著表達(dá)。4'OMT可催化（S）-甲基烏藥堿甲基化生成（S）-番荔枝堿，其過(guò)表達(dá)對(duì)生物堿含量沒(méi)有影響［47］。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明6OMT與7OMT同處于一個(gè)分支，4'OMT與它們不在同一基因簇。

CNMT可以使（S）-烏藥堿發(fā)生N-甲基化生成（S）-N-甲基烏藥堿，具有底物的多樣性。單鋒［4］研究發(fā)現(xiàn)基因NnCNMT1在蓮葉中顯著表達(dá)，但是在蓮子心中表達(dá)極低，在荷葉中的表達(dá)隨荷葉的生長(zhǎng)發(fā)育而升高。其他研究發(fā)現(xiàn)3個(gè)基因NnCNMT1、NnCNMT2、NnCNMT3，基因NnCNMT2被認(rèn)定為假基因，通過(guò)機(jī)械損傷模型研究時(shí)發(fā)現(xiàn)CNMT可能是荷葉生物堿合成途徑中的一個(gè)關(guān)鍵酶，在荷葉堿合成中發(fā)揮了重要作用［48］。

2.2.3 細(xì)胞色素P450酶基因 細(xì)胞色素P450（cytochrome P450 monooxygenas，CYP450）屬于氧化酶，可催化亞甲基雙氧橋結(jié)構(gòu)的形成，也可使底物發(fā)生羥基化、去甲基化反應(yīng)，具有底物專一性［49］。參與蓮BIAs合成途徑的CYP450可能有CYP80和CYP719兩個(gè)家族［50］，其中CYP80主要包含CYP80G、CYP80A和CYP80B。

CYP80G可催化（S）-番荔枝堿分子內(nèi)C-C苯酚偶聯(lián)轉(zhuǎn)化成紫堇塊堿進(jìn)一步合成阿樸啡類［36］，可能參與蓮阿樸啡類生物堿合成。單鋒［4］對(duì)不同發(fā)育時(shí)期荷葉、蓮子心BIAs候選基因表達(dá)與化學(xué)成分相關(guān)性開(kāi)展研究，發(fā)現(xiàn)基因NnCYP80G在荷葉中顯著表達(dá)。該基因在荷葉不同發(fā)育階段的表達(dá)趨勢(shì)與化學(xué)成分的積累趨勢(shì)一致，其在荷葉發(fā)育早期高表達(dá)，中后期表達(dá)下降；阿樸啡類成分在荷葉發(fā)育早期大量積累，中期增加不明顯，后期出現(xiàn)下降［4］。Meelaph等［48］也發(fā)現(xiàn)基因NnCYP80G在荷葉中高水平表達(dá)，機(jī)械損傷可以誘導(dǎo)該基因在荷葉中的表達(dá)和芐基異喹啉生物堿的積累。

CYP80A可能催化單芐基異喹啉類生物堿C-O之間發(fā)生C-O苯酚偶聯(lián)反應(yīng)參與蓮雙芐基異喹啉生物堿合成。趙力［42］研究發(fā)現(xiàn)基因NnCYP80A在蓮子心中高度表達(dá)但葉片中表達(dá)量非常低，檢測(cè)到雙芐基異喹啉類生物堿在蓮子心中積累而葉片中積累量較少。單鋒［4］發(fā)現(xiàn)該基因的表達(dá)規(guī)律與蓮子心中雙芐基異喹啉生物堿的變化規(guī)律呈正相關(guān)，雙芐基異喹啉類成分積累隨NnCYP80A的表達(dá)而增加，發(fā)育后期其不表達(dá)，雙芐基類成分的積累也不再增加。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)在不同組織中具有表達(dá)差異（蓮子心中高表達(dá)）。

CYP80B負(fù)責(zé)C-3'的羥基化、甲基化?？赡苡?個(gè)CYP80B候選基因（CYP80B1、CYP80B2、CYP80B3）與蓮生物堿合成有關(guān)，CYP80B1、CYP80B3可能參與荷葉中的荷葉堿合成；CYP80B2可能參與番荔枝堿的合成［43］。

CYP719A亞族可催化亞甲基二氧基橋結(jié)構(gòu)的形成，該家族基因NnCYP719A22可能涉及蓮阿樸啡類生物堿合成，與番荔枝堿、蓮堿的形成相關(guān)［42,50］。

2.2.4 其他酶基因 Yang 等［47］在蓮中發(fā)現(xiàn)編碼SOMT、CODM（可待因脫氧甲基化酶，CodeineO-demethylase）和T6ODM（蒂巴因6-去氧甲基化酶，thebaine 6-O-demethylaseT）的同源物，它們具有去甲基化的作用。其中有3個(gè)編碼SOMT的基因與原小檗堿生物堿途徑相關(guān)，1個(gè)編碼CODM的基因和2個(gè)編碼T6ODM的基因參與嗎啡類生物堿途徑。目前沒(méi)有從蓮中分離出有相關(guān)的嗎啡類化學(xué)成分［51］，故需要更多的研究來(lái)闡明以上酶是否參與蓮生物堿的合成。

3 結(jié)論與展望

文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，蓮生物堿生源合成研究主要集中在酶基因在蓮不同組織的表達(dá)量與生物堿含量相關(guān)性研究方面。目前，NCS、6OMT、7OMT、NCMT、CYP80A、CYP80G、CYP80B酶基因已從蓮BIAs生物堿合成途徑中被發(fā)現(xiàn)，其中同源基因NnCYP80A和NnCYP80G功能分化且在荷葉和蓮子心中差異表達(dá)，NnCYP80A在蓮子心中顯著表達(dá)，可能與雙芐基類生物堿產(chǎn)生相關(guān)，而NnCYP80G則可能與阿樸啡類合成相關(guān)。此外，甲基轉(zhuǎn)移酶的修飾在豐富蓮BIAs的方面發(fā)揮了重要作用。隨著蓮不同部位和不同發(fā)育時(shí)期化學(xué)成分的逐步解析，以及越來(lái)越多生物合成途徑相關(guān)酶及基因的發(fā)現(xiàn)，推進(jìn)蓮生物堿生物合成途徑的闡析、開(kāi)發(fā)高生物堿含量新品種，尚有幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題待進(jìn)一步研究和解決。

首先，蓮中生物堿合成途徑中相關(guān)酶基因具體功能不明確。闡明蓮中BIAs生物合成途徑，進(jìn)行關(guān)鍵酶基因功能分析非常必要，而現(xiàn)階段僅有3個(gè)參與蓮生物堿合成的O-甲基轉(zhuǎn)移酶功能被表征［52-53］。值得注意的是甲基化對(duì)BIAs結(jié)構(gòu)和功能的多樣性至關(guān)重要，甲基轉(zhuǎn)移酶（6OMT、7OMT、NCMT）的甲基化修飾和一些酶的去甲基化作用豐富了蓮中BIAs的種類，因此蓮甲基轉(zhuǎn)移酶的具體功能研究是蓮關(guān)鍵酶基因功能研究的一個(gè)重點(diǎn)。目前，基因過(guò)表達(dá)、基因敲除技術(shù)、RNA干擾和反義技術(shù)等在植物基因功能驗(yàn)證技術(shù)非常成熟并已得到廣泛應(yīng)用［54］，后續(xù)可運(yùn)用以上相關(guān)技術(shù)對(duì)蓮生物堿合成途徑中的相關(guān)酶及基因進(jìn)行功能驗(yàn)證分析，為闡明蓮生物堿生物合成途徑提供研究基礎(chǔ)。第二，有研究表明生物堿的生物合成和積累發(fā)生在植物的所有器官中，目前對(duì)蓮生物堿生物合成細(xì)胞定位研究關(guān)注較少。Deng等［55］推測(cè)蓮中雙芐基異喹啉類生物堿主要在荷葉中合成后通過(guò)韌皮部易位作用經(jīng)乳汁轉(zhuǎn)移到蓮子心中。由于植物中不同酶的作用以及不同外在環(huán)境的差異，植物不同部位合成的生物堿具有不同的結(jié)構(gòu)，因此，多組學(xué)聯(lián)合對(duì)蓮生物堿生物合成進(jìn)行細(xì)胞定位研究有助于解析其合成機(jī)制。第三，轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)控生物堿的生物合成，研究表明轉(zhuǎn)錄因子對(duì)蓮中BIAs的積累具有調(diào)控作用［42,56］，目前在蓮中已發(fā)現(xiàn)了WRKY、bHLH等轉(zhuǎn)錄因子［42］，但尚不能解析蓮生物堿生物合成途徑中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，需進(jìn)一步研究調(diào)控蓮生物堿生物合成的關(guān)鍵調(diào)控因子，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)次生代謝產(chǎn)物（如荷葉堿）的大量合成與積累。最后，荷葉、蓮子心的“同源異效”現(xiàn)象的生物合成分子機(jī)制有待深入研究，進(jìn)一步對(duì)NnCYP80A、NnCYP80G酶基因進(jìn)行功能驗(yàn)證；同時(shí)通過(guò)代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等多組學(xué)方法分析挖掘荷葉、蓮子心生物堿合成途徑中差異成分的其他關(guān)鍵基因，從分子角度揭示荷葉、蓮子心生物堿成分差異的原因。