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啤酒花是重要的經(jīng)濟作物。萜類化合物賦予啤酒獨特的香氣，α-苦味酸賦予啤酒標志性的苦味。雖然α-苦味酸的上游合成途徑早已被解析，其催化最后一步反應的關(guān)鍵酶，α-苦味酸合成酶（BAS）候選基因也在十余年前被提出，但其具體功能一直未得到實驗證實。針對這一長期懸而未決的科學問題，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所王國棟研究組，在系統(tǒng)整合前期研究成果的基礎上，開發(fā)了能夠區(qū)分手性α-苦味酸（6S型與6R型）的高靈敏度LC-MS檢測方法。研究發(fā)現(xiàn)，啤酒花腺毛中主要積累的是6S型α-苦味酸。其前體脫氧α-苦味酸在空氣中易發(fā)生自氧化反應，生成6S型與6R型混合的消旋體，這一化學反應長期以來干擾了α-苦味酸合成酶的功能鑒定。在成功解決這一關(guān)鍵技術(shù)難題后，研究團隊利用建立的酵母異源表達體系，對十余個候選基因進行了系統(tǒng)驗證，最終確定HlMO18基因（即此前假定的HS1）能夠特異性催化脫氧α-苦味酸的氧化反應，主要生成6S型α-苦味酸。研究還鑒定出了影響酶活性的關(guān)鍵氨基酸位點。更深入的機制分析顯示，6S型α-苦味酸合成酶可與上游催化酶形成代謝復合體，這一發(fā)現(xiàn)解釋了啤酒花腺毛中6S型α-苦味酸的特異性積累機制。該研究不僅完整解析了啤酒花中α-苦味酸的生物合成途徑，也為啤酒釀造產(chǎn)業(yè)提供了重要的技術(shù)支撐。課題組已經(jīng)完成酒花中三種主要風味化合物的代謝途徑解析。下一步將基于工業(yè)酵母底盤，運用合成生物學策略，開發(fā)無需依賴啤酒花原料、卻具備啤酒花風味的“Hoppy Beer”。此舉既能有效降低生產(chǎn)成本，又能進一步提升啤酒風味的“個性化”品質(zhì)，為啤酒產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供新方向。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物通訊》（Plant Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金和中國博士后科學基金的支持。論文鏈接科學家解析啤酒花生成手性α-苦味酸分子機制