植物界祖先级水杨酸生物合成通路的解析：从苯丙氨酸到免疫防御的关键路径

本研究通过遗传筛选与生化分析，揭示了植物界广泛保守的水杨酸(SA)合成新通路——苯丙氨酸(PAL)途径。研究人员在水稻和烟草中发现BEBT-BBH-BSE酶模块可将苯甲酰辅酶A经苄基苯甲酸(BB)和苄基水杨酸(BS)转化为SA，推翻BA2H羟化假说。该通路在单子叶/双子叶作物中高度保守，为作物抗病育种提供新靶点。

　　

植物免疫的"古老密码"被破译

水杨酸(SA)作为植物免疫系统的核心信号分子，其合成机制近半个世纪来存在重大谜团。虽然拟南芥中异分支酸合成酶(ICS)途径已被阐明，但绝大多数植物缺乏该通路关键酶PBS3/EPS1。更令人困惑的是，基于苯丙氨酸(PAL)的传统假说认为苯甲酸(BA)经BA2H羟化生成SA，却始终未能鉴定到BA2H的存在。这种认知鸿沟严重制约了作物抗病育种的开发。

2025年三项突破性研究通过多学科交叉手段，最终解开了这个进化谜题。研究人员发现，植物界存在一条比ICS更古老的SA合成通路：苯甲酰辅酶A并非直接羟化，而是先与苄醇结合形成苄基苯甲酸(BB)，再经BB羟化酶(BBH)和BS酯酶(BSE)逐步转化为SA。

关键技术方法

朱(Zhu)团队通过EMS诱变水稻构建突变体库，结合正向遗传筛选鉴定出OSD1-4系列基因；王(Wang)团队利用共表达网络分析锁定BEBT-BBH-BSE模块，并通过稳定同位素示踪验证代谢流向；刘(Liu)团队采用烟草瞬时表达系统与CRISPR基因编辑，证实该通路在双子叶植物的保守性。所有研究均结合代谢组学与病原体接种实验验证生理功能。

核心研究发现

1. 1.

   β-氧化模块的解析

   水稻中苯丙氨酸经OsPAL6转化为反式肉桂酸(t-CA)后，依次通过OSD1(CNL)、AIM1和OsKAT1/2进行β-氧化，最终生成苯甲酰辅酶A。该过程在过氧化物酶体中完成，其中OSD1作为肉桂酰辅酶A连接酶起限速作用。

2. 2.

   三步转化机制的揭示

   

   苯甲酰辅酶A在BEBT(OSD2)催化下与苄醇缩合形成BB，随后BBH(OSD3)在苯环2号位引入羟基生成BS，最终BSE(OSD4)水解BS释放SA。该通路在烟草中同样由NbBEBT、NbBBO1/2和NbBSH1/2执行。

3. 3.

   进化与功能保守性

   系统发育分析显示，BEBT-BBH-BSE模块在裸子植物分化前就已形成，小麦、番茄等作物中该通路对病原诱导的SA产生至关重要。拟南芥等十字花科植物因丢失OSD3/4同源基因而进化出ICS替代途径。

理论突破与应用前景

这项研究改写了植物激素合成理论，阐明了两条SA合成通路的进化关系。尤其重要的是，OSD1/CNL的表达可显著提升SA水平，为设计"免疫增强型"作物提供精准靶点。该发现将推动基于代谢工程的新型抗病育种策略，对保障粮食安全具有深远意义。