菊苣酸（Chicoric acid）是一种具有抗氧化、抗炎、抗病毒及免疫调节活性的天然次生代谢产物，其在包括紫锥菊、生菜在内的60多个物种中得到鉴定。一个关键的科学问题随之浮现：这些不同进化谱系的植物合成菊苣酸，是遵循一条保守的祖先途径，还是多次独立演化（即趋同进化）的结果？其背后的分子机制尚不明确。

2025年11月7日，四川大学生命科学学院张阳教授与付饶副研究员团队在《Science Advances》上发表题为 “Tandem duplicate SCPL acyltransferase genes drive the convergent evolution of chicoric acid biosynthesis in Asteraceae” 的研究论文，系统阐释了生菜等菊科植物中菊苣酸生物合成的趋同进化机制。

研究人员在前期解析紫锥菊中菊苣酸合成途径的基础上，发现生菜中缺乏BAHD家族的HTT同源基因，转而由四个串联重复的SCPL酰基转移酶基因（LsSCPL1–4） 协同完成菊苣酸的合成。通过CRISPR/Cas9基因编辑、代谢组学分析与体外酶活实验，研究团队发现：

LsSCPL2与LsSCPL4 主要作为菊苣酸合酶（CAS），催化咖啡酰酒石酸与绿原酸合成菊苣酸；

LsSCPL1与LsSCPL3 则作为咖啡酰酒石酸合酶（CFS），催化酒石酸与绿原酸合成咖啡酰酒石酸，此为SCPL家族中首次报道的CFS功能。

进一步的分子对接与点突变实验表明，一个关键氨基酸残基的突变改变了酶活性口袋的大小，从而决定了底物偏好性与功能分化。

系统进化分析表明，该类串联重复且功能分化的SCPL基因对在菊苣族多个物种中普遍存在并高度保守。

菊科植物中菊苣酸生物合成的趋同进化途径示意图

该研究首次揭示了一条由SCPL基因串联复制与功能分化驱动的菊苣酸生物合成新路径，不仅深化了对植物次生代谢趋同进化的理解，也为菊苣酸的合成生物学开发与作物营养改良提供了关键酶学资源。

四川大学生命科学学院博士生项玉婷为论文第一作者，张阳教授和付饶副研究员为共同通讯作者。硕士生梁婷婷、杨蕊西，质谱平台王晞华博士，以及德国马克斯·普朗克植物分子生理研究所Alisdair R. Fernie教授也参与了本研究。研究获国家重点研发计划、四川省科技计划及中央高校基本业务费等项目资助。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady8282