幾個世紀以來，最初從柳樹皮中發(fā)現(xiàn)的活性成分水楊酸（Salicylic acid，SA）一直被用于抗炎和止痛。其衍生物阿司匹林（乙酰水楊酸）已有超過 200 年的使用歷史，是人類歷史上使用最廣泛的藥物。此外，水楊酸還是關(guān)鍵的植物防御激素。
植物進化出了兩條合成水楊酸的途徑--異分支酸合成酶（Isochorismate Synthase，ICS）途徑、苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonia Lyase，PAL）途徑。其中，ICS 途徑已在多種植物物種中得到研究，并在雙子葉模式植物擬南芥中得到了全面解析。然而，我們對 PAL 途徑的理解仍不完整。
2025 年 7 月 23 日，四川大學生命科學學院張躍林團隊（四川大學劉亞楠副研究員、加拿大英屬哥倫比亞大學博士生徐璐為共同第一作者）在國際頂尖學術(shù)期刊 Nature 上發(fā)表了題為：Three-step biosynthesis of salicylic acid from benzoyl-CoA in plants 的研究論文。
該研究揭示了水楊酸的 PAL 合成途徑，并發(fā)現(xiàn)該合成途徑在種子植物中高度保守。這一發(fā)現(xiàn)為解析不同植物類群（特別是主要糧食作物）的抗病機制差異提供了分子基礎(chǔ)，為培育抗病性增強的作物品種提供了新方向和新靶點。
在這項最新研究中，研究團隊報道種子植物水楊酸生物合成保守途徑的鑒定。
以本氏煙草（Nicotiana benthamiana）為模式植物，研究團隊確定了水楊酸生物合成的三個關(guān)鍵步驟：
1）苯甲酰輔酶 A（benzoyl-CoA）和苯甲醇（benzyl alcohol）通過苯甲酰輔酶 A: 苯甲醇苯甲酰轉(zhuǎn)移酶（BEBT）連接生成苯甲酸芐酯（benzyl benzoate）；
2）苯甲酸芐酯氧化酶（BBO）繼而對苯甲酸芐酯進行羥基化，生成水楊酸芐酯（benzyl salicylate）；
3）水楊酸芐酯水解酶（BSH）裂解水楊酸芐酯，從而生成水楊酸（Salicylic acid）。
該研究新鑒定的水楊酸生物合成途徑
值得注意的是，編碼這三個步驟中的三種關(guān)鍵酶的基因（BEBT、BBO 和 BSH）廣泛存在于多種植物中，柳樹、楊樹、大豆（雙子葉植物）和水稻（單子葉植物）來源的基因均能回補本氏煙草水楊酸缺失突變體的表型；
此外，研究團隊通過對水稻 OsBEBT、OsBBO 和 OsBSH 基因的敲除實驗，證實了它們是水稻中水楊酸生物合成所必需的。
總的來說，這項研究揭示了水楊酸生物合成的全新途徑，并揭示了這一合成途徑在種子植物中高度保守。該研究為解析不同植物類群（特別是主要糧食作物）的抗病機制差異提供了分子基礎(chǔ)，為培育抗病性增強的作物品種提供了新方向和新靶點。
值得一提，Nature 同期還發(fā)表了兩項關(guān)于水楊酸生物合成的研究論文。
2025 年 7 月 23 日，浙江大學潘榮輝團隊、范鵬祥團隊（王玉康、宋書言、張文軒為共同第一作者）在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Deciphering phenylalanine-derived salicylic acid biosynthesis in plants 研究論文。
該研究揭示了水稻從苯甲酰輔酶 A到水楊酸的酯化-羥化-水解（BEBT-BBH-BSE）三步酶聯(lián)反應(yīng)模塊，打通了水稻的水楊酸合成途徑，并進一步證明了該模塊在其他農(nóng)作物中也是廣泛保守的。
2025 年 7 月 23 日，浙江師范大學張可偉團隊、布魯克海文國家實驗室劉長軍團隊在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Complete biosynthesis of salicylic acid from phenylalanine in plants 的研究論文。
該研究完整解析了水稻從苯甲酰輔酶 A 到水楊酸的生物合成途徑，并進一步證明了其在大多數(shù)種子植物中是保守的。
水楊酸的作用遠不止是制造阿司匹林所需的分子，它還在植物生物學中發(fā)揮著關(guān)鍵的防御激素作用。然而，長期以來，科學家們對于水楊酸生物合成途徑的理解一直不完整。來自四川大學、浙江大學、浙江師范大學的這三項研究填補了這一空白，他們發(fā)現(xiàn)了三種關(guān)鍵酶，破解了這種關(guān)鍵防御激素的生物合成途徑的長期未解之謎。
論文鏈接：
1. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09185-7
2. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09280-9
3. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09175-9
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