我國學者發現植物防御激素水楊酸合成新通路

圖 種子植物中水楊酸合成的完整通路

　　在國家自然科學基金項目（批準號：32330008、32300255）等資助下，四川大學張躍林團隊完整解析了植物中一條全新的水楊酸合成通路“PAL/BSH途徑”，并證明該通路在水稻、大豆等主要作物及柳樹、楊樹等多種種子植物中普遍存在且功能保守，為解析不同植物類群（特別是主要糧食作物）的抗病機制差異提供了分子基礎，開辟了作物抗病育種的新方向。相關成果以“Three-step biosynthesis of salicylic acid from benzoyl-CoA in plants（植物中水楊酸由苯甲酰輔酶A經三步生物合成）”為題，于2025年7月23日在《自然》（Nature）雜志在線發表。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09185-7。

　　水楊酸（SA）是柳樹皮中古老的消炎成分、藥物阿司匹林的前體，更是植物對抗病原體的核心防御激素。植物合成SA主要依賴兩條路徑：異分支酸合成酶（ICS）途徑和苯丙氨酸解氨酶（PAL）途徑。以模式植物擬南芥為研究對象，ICS途徑的合成機制已得到完整解析。近年來的證據表明，PAL途徑在十字花科以外植物病原物誘導SA合成中同樣扮演關鍵角色，但該途徑的SA合成機制不清楚。張躍林團隊在本氏煙草中成功捕捉到PAL途徑的全貌，SA的合成主要依賴于三步酶促反應：（1）酯化啟動：苯甲酰輔酶A:苯甲醇苯甲酰轉移酶（BEBT）催化苯甲酰輔酶A與苯甲醇結合，生成苯甲酸芐酯。（2）羥基化轉化：苯甲酸芐酯氧化酶（BBO）對苯甲酸芐酯進行羥基化，生成水楊酸芐酯。（3）水解釋放：水楊酸芐酯水解酶（BSH）裂解水楊酸芐酯，最終釋放出水楊酸（SA）。

　　更為重要的是，本研究通過系統發育分析、跨物種互補實驗（如水稻突變體驗證）及病原體侵染測試等證實，這條新發現的“PAL/BSH途徑”在水稻、大豆等主要作物及柳樹、楊樹等多種種子植物中普遍存在且功能保守。該發現顛覆了此前對PAL途徑的初級假設，明確其在非十字花科植物中承擔著SA合成的主要職責，解決了困擾學界數十年的關鍵問題。