紫杉醇（Paclitaxel，简称 PT；商品名Taxol?）是从短叶红豆杉（Taxus brevifolia）中提取的四环二萜类化合物，为红豆杉属植物的一种重要天然次级代谢物，因其低毒性、高效力和广谱抗癌活性，成为目前已发现的最优秀的天然广谱抗癌药物，通过干扰微管蛋白解聚，阻止微管动态重组，导致细胞无法顺利完成有丝分裂，最终诱导癌细胞凋亡。作为临床治疗乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌等多种恶性肿瘤的重要药物，其独特作用机制不仅提升了化疗效果，还推动了天然产物研究和药物创新开发。

由于紫杉醇提取率低、成本高昂，这种依赖天然资源的生产方式也曾是野生红豆杉遭受严重采伐，导致物种濒危和生态破坏。而化学合成和半合成方法虽减少了对野生资源的依赖，但存在成本高、工艺复杂且易造成环境污染等问题。因此，如何在保护生态的前提下实现紫杉醇的高效、规模化生产，是当前亟待解决的科研难题。

辽东学院理学院王丹丹团队系统研究了东北红豆杉中紫杉醇的时空分布动态及其积累规律。该研究深入探究了紫杉醇在不同器官组织中的季节性变化模式，揭示了环境因子调控紫杉醇生物合成与积累的分子机制。这一研究旨在协调医药资源开发与生态保护的矛盾，为这一濒危药用植物资源的可持续利用与保护策略提供了科学依据和技术支撑。

东北红豆杉（Taxus cuspidata Sieb. et Zucc.）隶属于红豆杉科 （Taxaceae）红豆杉属（Taxus）的第三纪孑遗物种，其自然分布区包括中国东北、日本北海道和九州、朝鲜新义州以及俄罗斯远东地区岛屿。在中国东北三省，温带大陆季风气候带来的四季分明、冬寒夏润的特点，加之从山麓到中高海拔的多样化地形，以及针阔混交的原始与次生林生态系统，为东北红豆杉提供了理想的生长环境。然而，作为东北地区唯一的极小种群物种，东北红豆杉因生境破碎化和分布不连续性而被列为中国Ⅰ级珍稀保护植物。这一物种也因其木材、工业价值及其特有的抗癌活性成分—紫杉醇而备受关注。

                                      培育东北红豆杉大棚苗长势。

              培育的东北红豆杉在野外生长状况。图片均由论文作者提供

他们通过对东北红豆杉叶片、树皮、根系、木质部和果实进行季节性采样和HPLC定量分析，并检测紫杉醇合成关键酶基因及转录调控因子的表达水平。结果显示，紫杉醇含量在不同组织间存在显著差异（树皮＞果实＞叶片＞根系＞边材＞心材），其中树皮含量全年最高，9月达峰值1.391 mg/g；叶片和根系次之，9月峰值分别为0.776 mg/g和0.711 mg/g；果实在9月成熟期升至0.974 mg/g后迅速下降；边材和心材含量最低（0.05—0.30 mg/g）。紫杉醇合成关键酶基因TS和DBTNBT在树皮中表达量最高，9月达峰值，约为心材的3.27倍和2.94倍，果实在成熟期（9—10月）也表现出较高表达活性。转录调控方面，正向调控因子MYB3在生长旺盛期（5—9月）表达量逐渐升高，树皮中表达最强（9月为4.622）；负调控因子MYC2在生长旺盛期叶片中达峰值（0.861），心材表达量最高，约为树皮的2倍，体现了器官间代谢平衡，两种调控因子在冬季休眠期均降至全年最低水平，导致紫杉醇含量随之降低。

东北红豆杉（Taxus cuspidata）通过精细调控基因表达网络和转录因子活性，在季节性环境变化中实现了生长-防御资源分配的动态平衡。这一分子适应机制揭示了紫杉醇生物合成的时空调控规律，为制定基于组织特异性和季节周期的科学采集策略提供了理论基础，同时为紫杉醇高效生产体系的构建和该濒危药用植物资源的可持续开发利用开辟了新途径，实现了生态保护与医药价值开发的有机统一。

以上研究结果相关内容刊发于《西北农业学报》2025年7期。

相关论文信息：https://doi.org/10.7606/j.issn.1004-1389.2025.07.009