我国学者发现植物防御激素水杨酸合成新通路

文章导读

你是否想过，植物靠什么“免疫系统”抵御病害？我国学者张跃林团队在《自然》发表重磅成果，首次完整揭示植物中一条全新的水杨酸合成通路——PAL/BSH途径。这条始于苯甲酰辅酶A的三步酶促反应，不仅存在于烟草，更在水稻、大豆、柳树等广泛物种中保守存在，颠覆了长期以来对植物抗病激素合成的认知。这一发现破解了非十字花科植物如何激活防御的关键谜题，为作物抗病育种开辟全新路径，或将深刻改变未来农业的防病策略。

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图种子植物中水杨酸合成的完整通路

　　在国家自然科学基金项目（批准号：32330008、32300255）等资助下，四川大学张跃林团队完整解析了植物中一条全新的水杨酸合成通路“PAL/BSH途径”，并证明该通路在水稻、大豆等主要作物及柳树、杨树等多种种子植物中普遍存在且功能保守，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，开辟了作物抗病育种的新方向。相关成果以“Three-step biosynthesis of salicylic acid from benzoyl-CoA in plants（植物中水杨酸由苯甲酰辅酶A经三步生物合成）”为题，于2025年7月23日在《自然》（Nature）杂志在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09185-7。

　　水杨酸（SA）是柳树皮中古老的消炎成分、药物阿司匹林的前体，更是植物对抗病原体的核心防御激素。植物合成SA主要依赖两条路径：异分支酸合成酶（ICS）途径和苯丙氨酸解氨酶（PAL）途径。以模式植物拟南芥为研究对象，ICS途径的合成机制已得到完整解析。近年来的证据表明，PAL途径在十字花科以外植物病原物诱导SA合成中同样扮演关键角色，但该途径的SA合成机制不清楚。张跃林团队在本氏烟草中成功捕捉到PAL途径的全貌，SA的合成主要依赖于三步酶促反应：（1）酯化启动：苯甲酰辅酶A:苯甲醇苯甲酰转移酶（BEBT）催化苯甲酰辅酶A与苯甲醇结合，生成苯甲酸苄酯。（2）羟基化转化：苯甲酸苄酯氧化酶（BBO）对苯甲酸苄酯进行羟基化，生成水杨酸苄酯。（3）水解释放：水杨酸苄酯水解酶（BSH）裂解水杨酸苄酯，最终释放出水杨酸（SA）。

　　更为重要的是，本研究通过系统发育分析、跨物种互补实验（如水稻突变体验证）及病原体侵染测试等证实，这条新发现的“PAL/BSH途径”在水稻、大豆等主要作物及柳树、杨树等多种种子植物中普遍存在且功能保守。该发现颠覆了此前对PAL途径的初级假设，明确其在非十字花科植物中承担着SA合成的主要职责，解决了困扰学界数十年的关键问题。