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烟草变“药田”:中国科学家让普通作物高效产出天然救命药

2025年11月20日 17:07  |  作者:高志民  |  来源:人民政协网 分享到: 

人民政协网11月20日电(记者 高志民)提到烟草,人们首先想到的是香烟与健康风险。但中国农业科学院烟草研究所的一项突破性研究,让这种争议性作物摇身一变,成为高效生产天然救命药的“绿色工厂”——科研团队首次培育出能高效合成毛喉素的工程烟草,其药物含量较传统药材高出20%,为天然药物的可持续生产打开了新大门。

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毛喉素并非普通化合物,而是治疗心血管疾病与呼吸系统疾病的关键药物,在临床上有着不可替代的作用。但长期以来,这种珍贵药物的获取陷入了“资源困境”:它只能从濒危植物毛喉鞘蕊花的根部提取,不仅植物本身数量稀少、生长缓慢,且根部的毛喉素含量极低,导致药物生产成本居高不下,难以满足临床需求。寻找更高效、可持续的生产方式,成为全球医药领域的迫切课题。

中国农科院烟草所的科研团队另辟蹊径,选择烟草作为“药物生产载体”。之所以选中烟草,源于其独特优势:烟草生长速度快、种植成本低,且植株的代谢系统相对容易改造,是植物生物技术领域常用的“底盘作物”。但要让烟草合成原本不属于它的毛喉素,需要攻克多重技术难关。

科研团队采用了“多基因组装+代谢流重定向”的组合技术:首先通过自主研发的多基因组装系统,将合成毛喉素必需的6个关键基因整合后,成功导入烟草植株中,让烟草获得了合成该药物的“基础能力”;随后,利用基因编辑技术敲除烟草自身的二萜合成基因簇,避免植物自身代谢消耗原料,为毛喉素合成“腾出”更多代谢资源;最后,通过定向代谢工程技术,让合成基因在烟草的腺毛部位特异性表达——这一设计如同在烟草体内搭建了“专属生产车间”,大幅提升了毛喉素的合成效率与积累量。

最终培育出的工程烟草,叶片中毛喉素含量较传统毛喉鞘蕊花根部高出20%,且烟草种植周期短、可规模化种植,彻底摆脱了对濒危植物的依赖。更重要的是,该技术突破了微生物合成体系的成本瓶颈,无需复杂的发酵设备与提纯工艺,只需像种植普通烟草一样田间管理,就能实现药物的绿色生产,生产成本大幅降低。

这项研究的意义远不止于毛喉素本身。科研团队表示,该技术平台具有极强的通用性,未来还可应用于青蒿素、紫杉醇等更多高价值天然药物的生产——这些药物同样依赖稀缺植物提取,或微生物合成成本高昂。烟草“变药田”的成功实践,不仅为濒危药用植物资源保护提供了新思路,更搭建起“作物种植+药物合成”的跨界桥梁,推动天然药物生产进入“绿色智造”时代。

目前,相关研究成果已发表在国际知名期刊《植物生物技术(Plant Biotechnology Journal)》上,得到了中国农业科学院科技创新工程、山东省自然科学基金等项目的支持。随着技术的进一步优化与产业化推进,未来我们或许会看到大片“药用烟草田”,它们不再产出香烟,而是为人类健康提供源源不断的救命药,让曾经的“争议作物”焕发全新的社会价值。

编辑:位林惠