四川大学发表最新Nature论文

来源：生物世界 2025-07-28 11:24

该研究解开了植物关键防御激素水杨酸生物合成途径中的长期谜团，解析了植物中从苯甲酰辅酶 A到水杨酸的三步生物合成途径，并发现该合成途径在种子植物中高度保守。

阿司匹林是世界上最常用的止痛药和消炎药之一，它由水杨酸（Salicylic acid，SA）制成，而水杨酸最初是在柳树的树皮中被发现的。1828 年，德国科学家Johann Buchner从柳树中提取出一种名为水杨苷（Salicin）的化合物，这是一种水杨酸衍生物，也是一种具有治疗作用的活性物质。

水杨酸的作用远不止是合成阿司匹林所需的一种分子，它在植物生物学中发挥着关键作用，是一种重要的防御激素。然而，科学家们对于水杨酸生成所涉及的途径一直了解不全面。

2025 年 7 月 23 日，四川大学生命科学学院张跃林团队（刘亚楠、徐璐为共同第一作者）在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Three-step biosynthesis of salicylic acid from benzoyl-CoA in plants 的研究论文。

该研究解开了植物关键防御激素水杨酸生物合成途径中的长期谜团，解析了植物中从苯甲酰辅酶 A到水杨酸的三步生物合成途径，并发现该合成途径在种子植物中高度保守。

这一发现为解析不同植物类群（特别是主要粮食作物）的抗病机制差异提供了分子基础，为培育抗病性增强的作物品种提供了新方向和新靶点。

植物进化出了两条合成水杨酸的途径 异分支酸合成酶（Isochorismate Synthase，ICS）途径、苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonia Lyase，PAL）途径。其中，ICS 途径已在多种植物物种中得到研究，并在双子叶模式植物拟南芥中得到了全面解析。然而，我们对 PAL 途径的理解仍不完整。

在这项最新研究中，研究团队报道种子植物中水杨酸生物合成保守途径的鉴定。

研究团队以本氏烟草（Nicotiana benthamiana）为模式植物，确定了水杨酸生物合成的三个关键步骤：

1）苯丙氨酸通过 PAL 途径生成苯甲酰辅酶 A（benzoyl-CoA），苯甲酰辅酶 A: 苯甲醇苯甲酰转移酶（BEBT）催化苯甲酰辅酶 A和苯甲醇（benzyl alcohol），生成苯甲酸苄酯（benzyl benzoate）；

2）苯甲酸苄酯氧化酶（BBO）催化苯甲酸苄酯，生成水杨酸苄酯（benzyl salicylate）；

3）水杨酸苄酯水解酶（BSH）催化水杨酸苄酯，生成水杨酸（Salicylic acid）。

水杨酸生物合成新途径

值得注意的是，该研究进一步证实，编码这三个步骤中的三种关键酶的基因（BEBT、BBO和BSH）广泛存在于多种植物中，柳树、杨树、大豆（双子叶植物）和水稻（单子叶植物）来源的基因均能回补本氏烟草水杨酸缺失突变体的表型；

此外，研究团队在水稻中进行了OsBEBT、OsBBO和OsBSH基因的敲除实验，证实了这些基因是水稻中水杨酸生物合成所必需的。

总的来说，这项研究揭示了水杨酸生物合成的全新途径，并揭示了这一合成途径在种子植物中高度保守。该研究为解析不同植物类群（特别是主要粮食作物）的抗病机制差异提供了分子基础，为培育抗病性增强的作物品种提供了新方向和新靶点。

值得一提，Nature同期还发表了两项关于水杨酸生物合成的研究论文。

2025 年 7 月 23 日，浙江大学潘荣辉团队、范鹏祥团队（王玉康、宋书言、张文轩为共同第一作者）在Nature期刊发表了题为：Deciphering phenylalanine-derived salicylic acid biosynthesis in plants（解析植物中由苯丙氨酸衍生的水杨酸生物合成过程）研究论文。

2025 年 7 月 23 日，浙江师范大学张可伟、布鲁克海文国家实验室刘长军、浙江师范大学张艳军作为共同通讯作者（朱宝、张艳军、高蓉为共同第一作者）在Nature期刊发表了题为：Complete biosynthesis of salicylic acid from phenylalanine in plants（植物中苯丙氨酸的完全水杨酸生物合成）的研究论文。

水杨酸的作用远不止是制造阿司匹林所需的分子，它还在植物生物学中发挥着关键的防御激素作用。然而，长期以来，科学家们对于水杨酸生物合成途径的理解一直不完整。来自四川大学、浙江大学、浙江师范大学的这三项研究填补了这一空白，他们发现了三种关键酶，破解了这种关键防御激素的生物合成途径的长期未解之谜。

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