記者24日從浙江大學(xué)獲悉，該校農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院、杭州國(guó)際科創(chuàng)中心潘榮輝研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙大農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院范鵬祥研究員團(tuán)隊(duì)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。這項(xiàng)研究重寫了植物水楊酸合成的經(jīng)典理論，也有望為未來(lái)培育廣譜抗病農(nóng)作物提供全新的“導(dǎo)航圖”。相關(guān)論文日前發(fā)表在國(guó)際期刊《自然》上。
19世紀(jì)，人類首次從柳樹中提取出了其止痛功效的關(guān)鍵成分——水楊酸，并將其進(jìn)一步合成為藥物阿司匹林。當(dāng)病原入侵時(shí)，水楊酸會(huì)激活植物數(shù)百個(gè)防御基因，提升抗病能力。在《植物生理學(xué)》教材里，“水楊酸是由苯甲酸經(jīng)未知羥化酶催化生成”這條源自20世紀(jì)60年代的理論，在近30年成為學(xué)界的主流認(rèn)知。然而，水楊酸在植物中的完整合成路徑長(zhǎng)期未被闡明，極大限制了抗病作物育種的發(fā)展。
聯(lián)合團(tuán)隊(duì)以水稻為研究對(duì)象，通過(guò)基因篩選與AI輔助的多組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)三個(gè)關(guān)鍵酶——酰基轉(zhuǎn)移酶、羥化酶和水解酶。這三個(gè)關(guān)鍵酶分別位于過(guò)氧化物酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞質(zhì)中，形成一個(gè)代謝級(jí)聯(lián)，特異性地合成水楊酸。研究推翻了此前“苯甲酸直接羥化生成水楊酸”的主流假說(shuō)，發(fā)現(xiàn)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。
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