Nature文献速递
中文题目：解析植物中苯丙氨酸衍生的水杨酸生物合成途径
发表期刊：Nature
影响因子：48.5
发表时间：2025.07.24
通讯作者单位：浙江大学农业与生物技术学院
DOI：10.1038/s41586-025-09280-9
水杨酸（SA）的生物效应在草药医学中的应用已有4000年的历史，18世纪从柳树中分离，并发展成阿司匹林。作为植物免疫应答的关键激素，SA参与非生物胁迫响应、发育调控、根系微生物组组装等多种生物学功能。目前所熟知的ICS合成途径（拟南芥）因为物种差异性、间接干扰以及代替途径的证据等原因存在一定的争议。文章首次揭示水稻模型中苯丙氨酸衍生的SA完整合成途径。
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研究内容
1. 揭示水稻中苯丙氨酸衍生水杨酸（SA）合成通路：鉴定出三个关键酶——过氧化物酶体定位的苯甲酰辅酶A：苯甲醇苯甲酰转移酶（BEBT）、内质网相关细胞色素P450酶苯甲酸苄酯羟化酶（BBH）以及胞质苯基水杨酸酯酶（BSE）。
2. 阐明酶促反应顺序：BEBT催化苯甲酰辅酶A生成苯甲酸苄酯→BBH羟化苯甲酸苄酯形成苯基水杨酸→BSE水解苯基水杨酸释放SA。
3. 推翻BA直接羟化假说：通过突变体实验（如OsBEBT缺失导致苯甲酸积累但SA缺失）和同位素示踪（外源BA需经BEBT转化），证明苯甲酸（BA）并非SA的直接前体。
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研究结果
1.首次揭示水稻苯丙氨酸衍生水杨酸（SA）合成通路：过氧化物酶体定位的苯甲酰辅酶A:苯甲醇苯甲酰转移酶（BEBT）、内质网关联的细胞色素P450酶苄基苯甲酸羟化酶（BBH）和胞质定位的水杨酸苄酯酯酶（BSE）。
2.遗传证据确证酶功能：BEBT基因（OsBEBT）突变体（bebt）完全丧失SA合成能力，并积累其底物苯甲酰辅酶A和苯甲酸（BA），外源添加苄基苯甲酸而非BA可恢复SA水平；BBH和BSE突变体同样导致SA合成缺陷。
3.苯甲酸（BA）并非SA直接前体：BA需先活化为苯甲酰辅酶A才能被BEBT利用，外源BA通过转化为苯甲酰辅酶A进入通路，且BA水解酶（TE）缺失反而增加SA积累，证明游离BA是SA合成的分支产物而非中间体。
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研究总结
该研究揭示了水稻中苯丙氨酸来源水杨酸（SA）生物合成的完整通路。传统认为苯甲酸（BA）是SA的直接前体，但研究发现BA并非直接底物。团队鉴定了三个关键酶：过氧化物酶体定位的苯甲酰辅酶A:苯甲醇苯甲酰转移酶（BEBT）将苯甲酰辅酶A转化为苯甲酸苄酯；内质网相关的细胞色素P450酶苯甲酸苄酯羟化酶（BBH）将苯甲酸苄酯羟基化为水杨酸苄酯；胞质酯酶（BSE）最终水解水杨酸苄酯生成SA。该酶级联反应路径在病原菌侵染时被诱导，且在多种植物中功能保守，解决了植物防御激素SA生物合成中长期悬而未决的关键机制问题，为创制抗病作物提供了新策略。
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该研究揭示了水稻中苯丙氨酸来源水杨酸（SA）生物合成的完整通路。传统认为苯甲酸（BA）是SA的直接前体，但研究发现BA并非直接底物。团队鉴定了三个关键酶：过氧化物酶体定位的苯甲酰辅酶A:苯甲醇苯甲酰转移酶（BEBT）将苯甲酰辅酶A转化为苯甲酸苄酯；内质网相关的细胞色素P450酶苯甲酸苄酯羟化酶（BBH）将苯甲酸苄酯羟基化为水杨酸苄酯；胞质酯酶（BSE）最终水解水杨酸苄酯生成SA。该酶级联反应路径在病原菌侵染时被诱导，且在多种植物中功能保守，解决了植物防御激素SA生物合成中长期悬而未决的关键机制问题，为创制抗病作物提供了新策略。
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