推薦一篇發(fā)表在Nature上的文章，其標(biāo)題為“Deciphering phenylalanine-derived salicylic acid biosynthesis in plants”。本文通訊作者是浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院的Ronghui Pan教授和Pengxiang Fan教授。Ronghui Pan教授團(tuán)隊致力于植物細(xì)胞器和細(xì)胞代謝方面的研究，而Pengxiang Fan教授專注于植物天然產(chǎn)物方面的研究。本文中，研究者通過基因共表達(dá)分析與遺傳生化技術(shù)，成功揭示了植物中水楊酸分子合成的三重酶促級聯(lián)反應(yīng)，填補了水楊酸的代謝合成途徑的缺失與空白。
水楊酸（SA）是一種普遍存在的植物激素，對于協(xié)調(diào)植物病原體防御具有核心作用。之前的研究中指出，苯甲酸（BA）是水楊酸的直接前體，同時細(xì)胞色素P450（CYP）抑制劑可以阻斷多種植物的水楊酸的生物合成。然而，目前并未鑒定出能夠?qū)⒈郊姿嶂苯哟呋伤畻钏岬膶?yīng)細(xì)胞色素P450。
為了對此過程進(jìn)行解析，本文中，作者通過基因共表達(dá)分析與遺傳生化技術(shù)，對此過程進(jìn)行探索。首先，本文研究者在近期研究中發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶體定位的肉桂酸：輔酶A連接酶（CNLs）是影響水楊酸合成的關(guān)鍵酶，其可將肉桂酰輔酶A催化生成苯甲酰輔酶A。生化分析結(jié)果顯示，CNLs的突變株中，苯甲酰輔酶A含量顯著降低，而苯甲酸的含量也隨之下降。通過對CNLs基因的共表達(dá)分析，他們認(rèn)為，BEBT的功能與此過程存在潛在的聯(lián)系。結(jié)合LC-MS/MS檢測與分析，他們意識到，BEBT能夠?qū)⒈郊柞］o酶A轉(zhuǎn)化為苯甲酸芐酯。值得注意的是，同位素示蹤結(jié)果說明，BEBT突變體中加入苯甲酸后，雖然苯甲酰輔酶A的水平升高了，但卻無法使水楊酸的水平上調(diào)。這意味著，苯甲酸并不是水楊酸的直接前體。
基于此，研究者重新對CNLs進(jìn)行了基因共表達(dá)分析，即在排除苯甲酸作為直接前體的情況下，試圖揭示與BEBT聯(lián)系的下游關(guān)鍵酶。結(jié)果顯示，苯甲酸芐酯羥化酶BBH表現(xiàn)出與此過程密切的聯(lián)系。遺傳生化驗證結(jié)果顯示，BBH確實具有將苯甲酸芐酯羥化的能力。后續(xù)為了進(jìn)一步對水楊酸上游合成代謝途徑進(jìn)行分析，他們再次對CNLs進(jìn)行了基因共表達(dá)分析。結(jié)果顯示，苯甲酯水楊酸酯酶BSE可能是潛在的酯酶或者水解酶，并對此過程進(jìn)行重要促進(jìn)作用。遺傳生化驗證結(jié)果顯示，BSE的確能夠直接將羥化苯甲酸芐酯轉(zhuǎn)化成水楊酸，直接介導(dǎo)水楊酸的代謝與合成過程。
綜上，本文中，作者通過基因共表達(dá)分析與遺傳生化技術(shù)，成功闡明了植物中重要防御分子水楊酸的BEBT-BBH-BSE生物代謝合成途徑。考慮到BEBT-BBH-BSE模塊的保守性及其在水楊酸合成過程中的特異性，這一研究對培育植物抗病作用提供了新角度與重要的理論基礎(chǔ)，具有重要意義。
本文作者：KLH
責(zé)任編輯：LZ
DOI：10.1038/s41586-025-09280-9
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09280-9
