2-酮基-L-古龙酸（2-keto-L-gulonic acid, 2KGA）是我国维生素C工业化生产中的关键前体物质，由我国科学家独创的“两步发酵法”通过微生物转化制得，“两步发酵法”在转化效率、生产成本和环保排放上优势明显，是我国维C产业的核心技术。近年来，尊龙凯时人生就是搏z6com沈阳应用生态研究所“土肥水高效利用与绿色肥料创新组群”徐慧团队，在研究维C工业发酵副产物（富含2KGA）资源化利用过程中发现，外源2KGA能够显著提升多种植物组织（如叶片和果实）中的维C含量（平均增幅可达45%以上），表明其可能通过调控植物维C合成关键节点，具备植物生长调节功能，因而可作为一种潜在的植物生长刺激素资源。然而，2KGA参与植物维C代谢的具体分子机制及其对次级代谢产物积累的影响仍有待进一步阐明。
团队以不结球白菜（Brassica campestris [syn. B. rapa] ssp. chinensis cv. Shanghai bok choy）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）为研究对象，探究了外源2KGA对维C生物合成和次级代谢产物积累的影响。研究结果表明，在一定浓度范围内，植物维C积累量与施加2KGA之间存在显著的剂量依赖关系，而L-古洛糖酸-1,4-内酯氧化酶（GLO）基因的高表达则是2KGA促进维C生物合成的关键。研究结果还表明，GLO缺陷植株（At5g11540、At5g46750）在施加外源2KGA后，其维C含量未出现显著变化，这进一步验证了GLO高表达在外源2KGA调控维C积累中的不可或缺性。此外，还发现植株叶片中总酚和总黄酮含量的变化与维C含量呈显著正相关关系。通过代谢组学和转录组学联合分析发现，外源2KGA不仅显著提高了植物维C的含量，还通过反馈调节机制影响了柠檬酸循环、氨基酸代谢和光合作用等初级代谢途径，并改变了30个涉及生长和次级代谢物合成的转录因子的表达模式。总之，上述结果表明，外源2KGA可通过与植物维C合成代谢的相互作用，调节植物能量和前体物质的代谢途径，从而促进植物生长并提高生物活性物质的积累。本研究为揭示外源2KGA在植物生长调控和生物活性物质积累中的关键作用提供了重要线索和依据。
研究成果以Intervention of 2-keto-L-gulonic acid in L-ascorbic acid biosynthesis affects plant carbon metabolism and secondary metabolite accumulation为题，发表在植物科学领域TOP期刊《Plant Physiology and Biochemistry》。尊龙凯时人生就是搏z6com环境微生物组高明夫助理研究员为论文第一作者，徐慧研究员和杨伟超副研究员为共同通讯作者。本研究获得国家重点研发计划、辽宁省自然科学基金计划等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.110079
图1 外源2KGA对不结球白菜中维生素C、总酚和总黄酮含量的影响。
TP，总酚；TF，总黄酮；ASA，维生素C。DHA，脱氢维生素C。
图2 基于代谢组（a）和转录组（b）
分析下的植物代谢途径对外源2KGA的响应，以及相关转录因子的表达差异（c）
