浙江师范大学发表最新Nature论文

来源：生物世界 2025-07-24 11:56

水杨酸（Salicylic acid，SA）是一种天然酚类物质，其衍生物阿斯匹林（乙酰水杨酸）是人类历史上使用最广泛的药物，已有超过 200 年的应用。此外，水杨酸还是植物应对生物和非生物胁迫的关键植物激素。

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。

2025 年 7 月 23 日，浙江师范大学张可伟团队、布鲁克海文国家实验室刘长军团队在Nature期刊发表了题为：Complete biosynthesis of salicylic acid from phenylalanine in plants的研究论文。

该研究完整解析了水稻从苯甲酰辅酶 A到水杨酸的 PAL 生物合成途径，并进一步证明了其在大多数种子植物中是保守的。该研究还发现，在水稻中激活 PAL 途径，显著提高了水杨酸水平以及植物的能力。

在这项最新研究中，研究团队通过对水稻的OSD1至OSD4基因的功能分析，全面表征了水杨酸生物合成的 PAL 途径。

具体步骤如下：

1、肉桂酰辅酶 A 连接酶 OSD1 催化反式肉桂酸转化为肉桂酰辅酶 A，随后在过氧化物酶体中通过 -氧化途径转化为苯甲酰辅酶 A（benzoyl-CoA）。

2、生成的苯甲酰辅酶 A 进一步在过氧化物酶体中经苯甲酰转移酶 OSD2 转化为苯甲酸苄酯（benzyl benzoate）。

3、苯甲酸苄酯随后在内质网膜驻留细胞色素 P450 酶 OSD3 的作用下羟基化为水杨酸苄酯（benzyl salicylate）。

4、最终由胞质羧酸酯酶 OSD4 水解为水杨酸（Salicylic acid）。

水稻中水杨酸生物合成的 PAL 途径

进一步进化分析表明，PAL 途径在裸子植物分化之前就已形成，并在大多数种子植物中得以保留。

研究团队还证实，水稻中 PAL 途径的激活，显著提高了水杨酸水平以及植物的免疫能力。

总的来说，PAL 途径的完成为不同植物物种中水杨酸的主要生物合成途径提供了关键见解，并为调控作物免疫提供了一个靶标。

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，四川大学生命科学学院张跃林团队（四川大学刘亚楠副研究员、加拿大英属哥伦比亚大学博士生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。

该研究揭示了水杨酸的 PAL 合成途径，并发现该通路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。

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研究论文。

该研究揭示了水稻从苯甲酰辅酶 A到水杨酸的酯化-羟化-水解（BEBT-BBH-BSE）三步酶联反应模块，打通了水稻的水杨酸合成途径，并进一步证明了该模块在其他农作物中也是广泛保守的。

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。来自浙江师范大学、四川大学、浙江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。