植物免疫の50年来の謎を解明 (The Chemical Shield: Scientists Solve 50-Year Mystery of Plant Immunity)

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2026-05-20 北京大学(PKU)

北京大学と清華大学の研究チームは、植物が病原体に対抗する天然抗菌物質「デブネヨール(debneyol)」を合成する仕組みを解明し、約50年間未解明だった植物免疫の謎を明らかにした。研究成果は『Cell』誌に掲載された。デブネヨールは1979年にタバコやトウガラシで発見されたファイトアレキシン(植物防御抗生物質)で、強力な抗菌・抗真菌作用を持つが、その生合成経路は不明だった。研究チームは、EAS、EAE、EH1の3酵素が中核となることを特定し、さらにmiR1919に制御されるMCD1タンパク質が、これら酵素を「メタボロン」と呼ばれる高効率複合体へ集約することを発見した。これにより基質輸送効率が向上し、植物は病原体侵入時に迅速かつ大量に防御物質を生産できる。さらに、病原体検知時のみ防御機構を活性化する“スマート防御”も実証された。成果は、農薬使用を減らした高耐病性作物開発や、合成生物学による天然抗菌物質生産への応用が期待される。

植物免疫の50年来の謎を解明 (The Chemical Shield: Scientists Solve 50-Year Mystery of Plant Immunity)

<関連情報>

植物におけるフィトアレキシンを介した化学防御の遺伝的基盤 Genetic basis of phytoalexin-mediated chemical defense in plants

Zhanli Wang ∙ Lu Han,, ∙ Lei Gao ∙ … ∙ Yiguo Hong ∙ Xiaoguang Lei ∙ Yule Liu
Cell  Published:May 8, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.021

Highlights

  • The miR1919-MCD1 module governs the biosynthesis of the phytoalexin debneyol
  • Debneyol is synthesized from FPP via three enzymes: EAS, EAE, and EH1
  • MCD1 acts as a metabolic organizer to enhance EAE activity and substrate channeling
  • Elevated MCD1 expression and debneyol confer plant broad-spectrum disease resistance

Summary

Phytoalexins are core components of plant chemical defense against pathogens. However, the genetic basis and regulatory mechanisms governing their biosynthesis remain preliminary. Debneyol is a well-defined, broad-spectrum fungicidal phytoalexin. Here, we elucidate its biosynthetic pathway, key regulators, and activity against multiple pathogens. We show that debneyol is synthesized from farnesyl pyrophosphate (FPP) through three steps catalyzed by 5-epi-aristolochene synthase (EAS), 5-epi-aristolochene epoxidase (EAE), and epoxide hydrolase-1 (EH1). MCD1 (miR1919-targeted cell death-factor-1) interacts with EAS and EAE, enhancing their association and EAE activity and promoting debneyol biosynthesis. Increased MCD1 expression confers plant resistance not only against fungal but also viral and bacterial pathogens. Our work reveals a complete plant phytoalexin-based chemical defense machinery, opening avenues for engineering broad-spectrum plant resistance and industrial-scale debneyol production via synthetic biology.

生物化学工学
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