米兰官网-中国科学家破解植物激素百年谜题—新闻—科学网

早于东汉期间，柳枝具备的“祛风、止痛”功能就具体记录在《神农本草经》；19世纪，人类初次从柳树中提掏出了其止痛功能的要害身分——水杨酸，并将其进一步合成为著名在世的药物阿司匹林。

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水杨酸不仅是人类医药宝库中的主要成员，更是植物抵御病害的要害激素，于农业植物抗病中阐扬主要作用。然而，水杨酸于植物内的完备合成通路一直是个未解之谜。

7月23日，浙江年夜学农业与生物技能学院作物学科潘荣辉研究员团队及园艺学科范鹏祥研究员团队互助于《天然》发表冲破性研究，破解了植物合成水杨酸的谜题。这项研究不仅破解了持久悬而未决的科学难题，重写了植物水杨酸合成的经典理论，也有望为将来培育广谱抗病农作物提供全新的“导航图”。

本文配合第一作者是浙江年夜学农学院博士后王玉康、浙年夜杭州国际科创中央研究员宋书言及农学院2024级博士生张文轩。

破解植物免疫通路的世纪谜题

作为植物防备体系的焦点调控份子，当病原入侵时，水杨酸将吹响植物体抗病相应的“冲锋号”，激活植物中数百个防备基因，帮忙植物抵御病原体的损害。

水杨酸于植物中重要有两年夜来历通路。潘荣辉团队阐发，于水稻、小麦、番茄、棉花等绝年夜部门植物中，水杨酸极可能重要来历在苯丙烷通路，但该通路的份子机制六十年来悬而未决。“当前学界遍及认为，于该通路中苯甲酸作为羟化底物介入合成水杨酸，但该历程的羟化酶始终未被鉴定出。”潘荣辉说，这一常识盲区限定了作物抗病育种及研究的成长。

基在对于植物细胞器功效及植物细胞代谢收集研究的持久研究基础及常识堆集，团队于前期研究中，发明了特异性调控水杨酸合成上游通路的基因CNL，打开了破局的要害一步。

以CNL为“钓饵”，团队借助自立研发的AI东西，经由过程年夜量的多组学数据联系关系阐发，于水稻中发明漫衍于植物细胞的过氧化物酶体、内质网及细胞质三个区室中的要害合成酶——酰基转移酶、羟化酶及水解酶。

“敲除了水稻体内这三个卵白后，水杨酸合成受阻，这注解这三个酶形成的代谢级联特异性地于植物细胞中合成水杨酸。”潘荣辉说。

“苯甲酸于这些敲除了突变体中其实不能转化为水杨酸，这让咱们意想到，苯甲酸其实不是水杨酸的直接前体”王玉康说，这与传统理论认为的苯甲酸直接羟化天生水杨酸相抵牾了。

“恰是对于细胞代谢收集的持久专注，让咱们勇于跳出传统框架，去摸索一个全新的反映机制。”范鹏祥说。

环环相扣的假定与验证

酶是植物细胞内的“工匠”，各从容专属的“事情间”，卖力着特定种类的事情。植物遭到病原体刺激时，酶会被激活并同时最先“打卡上班”。联合发明的三种酶于细胞内代谢反映的时间、空间漫衍，团队一步步推导并验证着水杨酸可能的合成路径。

试验的最最先他们就碰到了挑战。

“于敲除了转移酶的水稻突变体中，外源添加苯甲酸后，水杨酸的转化并无增长，咱们思疑试验是否是堕落了，但反复屡次依然显示出同样的试验成果。”王玉康说，于与导师们交流后，他们斗胆假定：苯甲酸可能不是直接的反映物，而是需要先转化成另外一种形态。团队测验考试把推测的中间产品苯甲酸苄酯，添加到突变三木SEO-体里中，成果使人振奋：水杨酸的合成恢复了正常！

为了“目睹为实”，团队采用同位素示踪技能，给反映中的苯甲酸装上“定位器”，清楚追踪到它先酿成了苯甲酸苄酯。“这让咱们意想到，旧理论的第一步就错了，天生水杨酸的真实前体，是苯甲酸苄酯！”张文轩说。

后续研究中的另外一浩劫点是酶活性的检测，特别是第二步反映触及的羟化酶。成员们测验考试了多种传统的纯化要领，都没能测出酶的活性。这个酶很抉剔，只有于它专属的‘事情间’内质网膜上才能正常事情。“咱们参考了年夜量文献，终极改良试验要领，乐成于叶片的‘事情间’内测到了它的活性，并再次经由过程同位素示踪证实，它将苯甲酸苄酯精准地转化为了水杨酸苄酯”。宋书言说。

霸占这两浩劫关以后，后面的水解步调就迎刃而解了。至此，一条全新的、由三个酶驱动的水杨酸合成通路被完备展现。

“咱们的研究证实，苯甲酸并不是水杨酸的直接前体，它必需先转化为苯甲酸苄酯，才能进入水杨酸合成路子。”范鹏祥说，这一发明不仅倾覆了主流假说，更为农业作物抗病育种提供了精准靶标。

多物种、跨学科的协同攻关

本研究笼罩了年夜田食粮作物及重要园艺作物等多个植物物种。研究团队结合农学院作物、园艺、植保三个一级学科的多个课题组，于水稻、棉花、番茄、小麦等多种作物上均验证了这条新通路的广泛存于及守旧性。

“咱们发明这个通路于多个重要食粮及园艺作物的抗病防备历程中具备广泛守旧机制。”潘荣辉说，“若没有学院多学科团队的鼎力相助，凭一己之力不成能完成云云体系的研究。”

中国工程院院士喻景权是本研究的介入者，见证了整个研究过程，他冲动的说道：“这项研究既像一次‘份子考古’，破解了千年草药及农作物中活性物资的合成之谜，也为人类将来应答全世界农作物病害挑战提供了新的理论基础及周详东西，为将来可连续农业的成长奠基一块主要基石。”

此外，浙江年夜学农学院作物学科曹方彬副传授、赵嫡亲研究员、宋士勇研究员，植保学科沈星星研究员、陶增研究员，园艺学科杨景华传授，以和来自美国密歇根州立年夜学、西湖年夜学及之江试验室多位学者也介入了相干事情。

相干论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09280-9