水楊酸の生合成経路を解明、植物免疫に新展開(ZJU researchers crack the mystery of salicylic acid biosynthesis)

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2025-08-07 浙江大学(ZJU)

浙江大学の潘蓉輝教授と范鵬翔教授ら研究チームは、植物免疫に必須のホルモン「サリチル酸(SA)」の生合成経路を解明し、長年の謎を解決した。サリチル酸はアスピリンの原型物質としても知られ、植物の病害抵抗性に不可欠だが、具体的な合成メカニズムは不明だった。研究チームはまずSAの上流経路を制御する遺伝子CNLを特定。その後、マルチオミクス解析と独自アルゴリズムにより、三つの新規酵素(アシルトランスフェラーゼ、ヒドロキシラーゼ、ヒドラーゼ)を突き止めた。これらは過酸化物体、小胞体、細胞質という異なる細胞内区画で機能し、連携してSAを生成していた。この成果により「安息香酸が直接ヒドロキシ化される」という従来説は否定され、全く新しい代謝モデルが提案された。発見は植物ホルモン研究の進展に加え、作物の耐病性強化や農業への応用に道を開くものであり、2025年7月23日付『Nature』に掲載された。

<関連情報>

植物におけるフェニルアラニン由来サリチル酸生合成の解明 Deciphering phenylalanine-derived salicylic acid biosynthesis in plants

Yukang Wang,Shuyan Song,Wenxuan Zhang,Qianwen Deng,Yanlei Feng,Mei Tao,Mengna Kang,Qi Zhang,Lijia Yang,Xinyu Wang,Changan Zhu,Xiaowen Wang,Wanxin Zhu,Yixiao Zhu,Pengfei Cao,Jia Chen,Jinheng Pan,Shan Feng,Xianyan Chen,Huaxin Dai,Shiyong Song,Jinghua Yang,Tianlun Zhao,Fangbin Cao,… Ronghui Pan
Nature  Published:23 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09280-9

水楊酸の生合成経路を解明、植物免疫に新展開(ZJU researchers crack the mystery of salicylic acid biosynthesis)

Abstract

Salicylic acid (SA) is a ubiquitous plant hormone with a long history in human civilization1,2. Because of the central role of SA in orchestrating plant pathogen defence, understanding SA biosynthesis is fundamental to plant immunity research and crop improvement. Isochorismate-derived SA biosynthesis has been well defined in Arabidopsis. However, increasing evidence suggests a crucial function for phenylalanine-derived SA biosynthesis in many other plant species1. Here we reveal the phenylalanine-derived SA biosynthetic pathway in rice by identifying three dedicated enzymes — peroxisomal benzoyl-CoA:benzyl alcohol benzoyltransferase (BEBT), the endoplasmic reticulum-associated cytochrome P450 enzyme benzylbenzoate hydroxylase (BBH), and cytosolic benzylsalicylate esterase (BSE) that sequentially convert benzoyl-CoA to benzylbenzoate, benzylsalicylate and SA. The pathogen-induced gene expression pattern and SA biosynthetic functions of this triple-enzyme module are conserved in diverse plants. This work fills a major knowledge gap in the biosynthesis of a key plant defence hormone, establishing a foundation for new strategies to create disease-resistant crops.

細胞遺伝子工学
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