近日，太阳集团tyc4633葡萄科学与工程团队在Plant Physiology杂志上发表了题为“A trans-long-chain prenyl diphosphate synthase promotes ubiquinone 10 biosynthesis in grape”的研究论文，该研究阐明葡萄香叶基焦磷酸合酶（VvGDS, VIT_15s0024g00850）编码长链异戊烯基焦磷酸合酶（因此，VvGDS被重新命名为VvPDS），该酶对泛醌（UQ10）的生物合成至关重要，而不是最初认为的合成单萜前体GPP的短链异戊烯基焦磷酸合酶，为解析植物萜类生物合成基因功能提供了新的线索。

　　萜类化合物是植物中种类最多、分布最广的一类天然产物，由数个异戊二烯单元（C5）构成。异戊烯基焦磷酸合酶（Prenyl diphosphate synthases，PDSs）是萜类生物合成途径中关键酶家族之一，主要负责催化萜类的碳骨架异戊烯基焦磷酸（IPP，C5）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP，C5)生成不同碳链长度的多聚异戊烯基焦磷酸，为萜类合酶（TPS）提供直接前体底物。根据产物碳链长度，异戊烯基焦磷酸合酶又分为短链(C10-C25，trans-SC-PDSs)、中链(C30-C35，trans-MC-PDSs)及长链(trans-LC-PDSs, C40-C50) PDSs，从根本上决定了萜类化合物的碳架大小和结构多样性。

　　然而，葡萄中关于异戊烯基焦磷酸合酶家族的酶活性及生理功能研究仍然存在较大空白。本研究针对葡萄香叶基焦磷酸合酶（VvGDS）是否生成单萜化合物直接前体香叶基焦磷酸（GPP）的争议问题，通过亚细胞定位、酶学功能分析、转基因功能验证等证明VvGDS定位线粒体，编码长链异戊烯基焦磷酸合酶（因此，VvGDS被重新命名为VvPDS），该酶对泛醌（UQ10）的生物合成至关重要，而不是最初认为的合成单萜前体GPP的短链异戊烯基焦磷酸合酶。VvPDS不仅与已知的真核生物中参与UQ生物合成的长链PDS亲缘关系较近，而且其表达水平与不同葡萄组织中的UQ10含量呈正相关。体外酶学分析表明，VvPDS缺乏利用IPP和DMAPP作为底物催化GPP生物合成的能力，但是VvPDS能够功能性互补酵母coq1突变体，并催化UQ10和UQ9的生物合成。与野生型（WT）葡萄叶片相比，瞬时过表达VvPDS增加UQ10积累，而沉默VvPDS则降低葡萄叶片UQ10含量。综上所述，该研究解析了VvPDS具有长链异戊烯基焦磷酸合酶活性和参与葡萄UQ10合成的生理功能，不仅为葡萄中泛醌生物合成提供了生化和遗传学证据，而且为进一步探索葡萄长链和短链异戊烯基焦磷酸合酶功能提供了新的线索。

　　该项成果由太阳成集团tyc4633与北京农林科学院林业果树研究所、中国热带农业科学院共同完成。论文第一署名单位为太阳成集团tyc4633，太阳成集团tyc4633王培培副教授、2023级在读硕士研究生任婷婷为论文的共同第一作者，太阳成集团tyc4633冷翔鹏副教授、北京农林科学院林业果树研究所孙磊研究员、中国热带农业科学院周永锋研究员为论文的共同通讯作者。扬州大学魏国博士、西北农林科技大学张克坤副教授、太阳成集团tyc4633任怡然副教授、季兴龙博士为本研究提供了指导和帮助。该项目受到国家自然科学基金（32372646, 32472677, 32002005和32002001）、北京市农林科学院杰出科学家培养计划（JKZX202402）和山东省重点研发计划(2024LZGC033, 2023TZXD015 and 2022TZXD001101)等项目的资助。

　　原文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaf268/8173029?searchresult=1

　　图1 VvPDS酶活分析

　　图2 葡萄VvPDS定位线粒体，编码长链异戊烯基焦磷酸合酶，参与泛醌（UQ10）生物合成工作模型。