近期，浙江省药食植物活性成分与健康国际科技合作基地、浙江省中药资源创新与转化中医药重点实验室开国银团队联合西北工业大学齐继艳团队在中科院一区Top期刊Plant Biotechnology Journal发表题为“Cell-specific expression and cellular compartmental regulation in camptothecin biosynthesis”的研究成果，团队以喜树碱高产模式植物短小蛇根草（Ophiorrhiza pumila）为材料，进行高通量单细胞转录组测序（single-cell transcriptome sequencing，scRNA-seq），构建其叶片单细胞转录组图谱，将其分为四种细胞类型：表皮细胞、栅栏叶肉细胞、海绵叶肉细胞、维管束细胞。基因表达谱分析结合原位杂交实验显示，喜树碱生物合成途径的所有已知功能的关键酶基因，包括OpG10H1、OpLAMT1、OpSLS1、OpTDC1和OpSTR1基因，均在表皮细胞中特异性高表达。

其中，STR-TDC基因簇中的3个OpTDCs及2个OpSTRs旁系同源基因在不同细胞类型中表达，并且其所编码的蛋白均具有完整的催化活性；此外，该基因簇进化产生一个新的氨基酸液泡转运蛋白OpAVT1定位于液泡膜，负责将液泡中储存的游离色氨酸输出到细胞质，为TDC催化酶提供底物。敲除OpAVT1后，毛状根中色胺含量显着下降，进而抑制喜树碱及多种单萜吲哚生物碱的生物合成，并广泛影响氨基酸代谢网络，影响多条次生代谢通路。这一发现首次证明液泡不仅是代谢产物的储存仓库，更是次生代谢合成底物供应的主动调控节点，为通过调控亚细胞代谢通量提高喜树碱产量提供了全新思路。

郝小龙研究员、已毕业博士研究生杨殷凯、西北工业大学博士后陈甜甜、已毕业硕士研究生范晓宣为共同第一作者，开国银教授与西北工业大学齐继艳教授为通讯作者。

该成果得到了国家重点研发计划（2023YFC3503900）、浙江省自然科学基金（LZ26H280003）、国家自然科学基金（82474030、32570405、32300673）等项目的支持。