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浙大團(tuán)隊闡明水楊酸合成通路 或?qū)⒏膶戇^去理論
2025年07月25日 13:35:56
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：543
近日，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院團(tuán)隊首次完整解析了水稻、番茄、小麥、棉花等作物的水楊酸合成通路，推翻了此前《植物生理學(xué)》教材中所記錄的“水楊酸是由苯甲酸經(jīng)未知羥化酶催化生成”的理論。
水楊酸是一種有機(jī)酸，廣泛存在于柳樹皮等植物中，具有脂溶性，同時具備抗炎、鎮(zhèn)痛作用，因此被廣泛應(yīng)用于護(hù)膚品以及醫(yī)藥領(lǐng)域。從白柳樹皮、柳樹皮、楊樹皮等植物中提取，是目前人類獲得水楊酸的主要途徑之一。而我們熟悉的藥物阿司匹林則是在此基礎(chǔ)上，通過水楊酸進(jìn)一步合成獲得的。
同時，對于植物本身而言，水楊酸承擔(dān)的是防御工作。當(dāng)病原入侵，水楊酸會激活植物數(shù)百個防御基因，提升抗病能力。其原理自上世紀(jì)60年代起，便被寫入教材中。但時至今日，水楊酸在植物中的完整合成路徑卻依舊未被闡明，這一定程度上也成為了學(xué)術(shù)界迫切尋求解決的課題。
由于水楊酸會影響植物的抗病能力，因此探明其在植物內(nèi)的完整合成路徑將有利于抗病作物育種研究的推進(jìn)。而就在近日，相關(guān)研究獲得突破性進(jìn)展。浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院團(tuán)隊首次完整解析了水稻、番茄、小麥、棉花等作物的水楊酸合成通路。
據(jù)悉，研究團(tuán)隊以水稻為研究對象，通過基因篩選與AI輔助的多組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)合成過程中起到關(guān)鍵作用的酰基轉(zhuǎn)移酶、羥化酶和水解酶。這三個關(guān)鍵酶分別位于過氧化物酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞質(zhì)中，形成一個代謝級聯(lián)，特異性地合成水楊酸。
事實(shí)上，這也推翻了此前《植物生理學(xué)》教材中所記錄的“水楊酸是由苯甲酸經(jīng)未知羥化酶催化生成”的理論，證實(shí)了苯甲酸需先轉(zhuǎn)化為苯甲酸芐酯，方能進(jìn)入水楊酸合成路徑。
值的一提的是，為了驗(yàn)證了這一全新機(jī)制，團(tuán)隊還通過基因敲除、同位素示蹤等手段進(jìn)行了確定。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水稻體內(nèi)這3個酶被敲除后，水楊酸合成便會受阻。同時苯甲酸在這些敲除突變體中并不能轉(zhuǎn)化為水楊酸，因此可以確定苯甲酸并不是水楊酸的直接前體，這3個酶形成的代謝級聯(lián)特異性地在植物細(xì)胞中合成水楊酸。
作為研究的參與者，中國工程院院士喻景權(quán)認(rèn)為，該研究破解了千年草藥和農(nóng)作物中活性物質(zhì)的合成之謎，是人類未來應(yīng)對全球農(nóng)作物病害挑戰(zhàn)的新的理論基礎(chǔ)和精密工具，有望為未來可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供重要助力。
目前相關(guān)的論文已經(jīng)發(fā)表于《自然》上，感興趣的讀者可以自行查閱學(xué)習(xí)。
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