啤酒花是啤酒酿造中不可或缺的关键原料，也是重要的经济作物。其雌花特有的腺毛细胞能够合成并储存多种特异性代谢产物，这些化合物的含量与比例直接决定了啤酒的风味品质。其中，萜类化合物赋予啤酒独特的香气，黄腐醇（Xanthuhumol）由于其高抗氧化活性对人体健康有益，而α-苦味酸则赋予啤酒标志性的苦味。在啤酒酿造的早期历史中，这些化合物主要作为天然防腐剂，有效延长啤酒的保存期限。虽然α-苦味酸的上游合成途径早已被解析，其催化最后一步反应的关键酶，α-苦味酸合成酶（α-bitter acids synthase, α-BAS）候选基因也在十余年前被提出，但其具体功能一直未得到实验证实。

 

    针对这一长期悬而未决的科学问题，中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究组在系统整合前期研究成果的基础上，开发了能够区分手性α-苦味酸（6S型与6R型）的高灵敏度LC-MS检测方法。研究发现，啤酒花腺毛中主要积累的是6S型α-苦味酸。进一步研究表明，其前体脱氧α-苦味酸在空气中易发生自氧化反应，生成6S型与6R型混合的消旋体，这一化学反应长期以来干扰了α-苦味酸合成酶的功能鉴定。在成功解决这一关键技术难题后，研究团队利用建立的酵母异源表达体系，对十余个候选基因进行了系统验证，最终确定HlMO18基因（即此前假定的HS1）能够特异性催化脱氧α-苦味酸的氧化反应，主要生成6S型α-苦味酸。研究还鉴定出了影响酶活性的关键氨基酸位点。更深入的机制分析显示，6S型α-苦味酸合成酶可与上游催化酶形成代谢复合体，这一发现解释了啤酒花腺毛中6S型α-苦味酸的特异性积累机制。该研究不仅完整解析了啤酒花中α-苦味酸的生物合成途径，也为啤酒酿造产业提供了重要的技术支撑。至此，课题组已经完成酒花中三种主要风味化合物的代谢途径解析。下一步将基于工业酵母底盘，运用合成生物学策略，开发无需依赖啤酒花原料、却具备啤酒花风味的“Hoppy Beer”。此举既能有效降低生产成本，又能进一步提升啤酒风味的“个性化”品质，为啤酒产业创新提供新方向。

 

    相关研究成果以A Flavin-dependent Monooxygenase Favors the Formation of (6S)-α-Bitter Acids in Hop Glandular Trichomes为题，发表于Plant Communications杂志（DOI:10.1016/j.xplc.2025.101528）。助理研究员冯成庸博士为该论文第一作者，王国栋研究员为通讯作者。该研究得到上海辰山植物园李建戌研究员的大力帮助，项目获得国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。

 

啤酒花的腺毛中，一种黄素依赖型单加氧酶（α-BAS）负责合成6S-α-苦味酸最后步骤