本網(wǎng)訊 近日，我校茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋傳奎教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊《Advanced Science》（中科院一區(qū)，IF=15.1）上發(fā)表題為“2,4-Dihydroxybenzoic Acid, a Novel SA Derivative, Controls Plant Immunity via UGT95B17-Mediated Glucosylation: A Case Study in Camellia Sinensis”的研究性論文。該研究在茶樹(shù)中鑒定到SA新的羥基化衍生物糖苷產(chǎn)物的存在，解析了其生物合成途徑，并進(jìn)一步闡明了其參與茶樹(shù)抗病的分子機(jī)制，為植物SA代謝途徑研究提供新視角。
茶是世界三大無(wú)酒精飲料之一，在其漫長(zhǎng)的歷史發(fā)展過(guò)程中，不僅成為人們重要的生活必需品，也是中國(guó)文化傳承的重要載體。由真菌引起的茶樹(shù)病害嚴(yán)重影響茶葉品質(zhì)和產(chǎn)量，常年損失10%-15%左右。茶輪斑病是由擬盤(pán)多毛孢屬真菌（Pestalotiopsis-like)引起，在我國(guó)茶區(qū)廣泛發(fā)生，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。水楊酸（Salicylic acid, SA）是非常重要的調(diào)控植物免疫反應(yīng)的植物激素之一， SA 相關(guān)的植物免疫反應(yīng)受SA 濃度影響。SA在合成之后，除一部分以自由態(tài)存在以外大部分會(huì)被修飾，包括羥基化與糖基化等。2,3-和 2,5-二羥基苯甲酸（2,3-DHBA和2,5-DHBA）已被報(bào)道是SA重要的羥基化產(chǎn)物。雖然2,4-二羥基苯甲酸（2,4-DHBA）糖苷在體外能夠合成，但植物中是否存在2,4-DHBA糖苷以及其生理功能仍不清楚。
本研究首先通過(guò)LC-MS檢測(cè)了受病原菌Pcs感染后茶樹(shù)鮮葉中SA羥基化產(chǎn)物，除2,3-DHBA、2,5-DHBA及相應(yīng)糖苷，作者在接菌一天后的茶樹(shù)鮮葉中還檢測(cè)到一種未知的糖苷物質(zhì)。質(zhì)譜碎片分析表明，該化合物與2,3-DHBA和2,5-DHBA糖苷離子碎片類(lèi)似，推測(cè)其為一種新型的DHBA糖苷產(chǎn)物。通過(guò)穩(wěn)定同位素示蹤等實(shí)驗(yàn)，課題組進(jìn)一步明確了其為SA羥基化產(chǎn)物，并通過(guò)外源添加2,4-DHBA及與合成的2,4-DHBA葡萄糖苷對(duì)比，明確了該化合物為2,4-DHBA糖苷。
隨后，又進(jìn)一步研究了2,4-DHBA糖苷化機(jī)制。擬南芥中已被鑒定的DHBA糖基轉(zhuǎn)移酶UGTs在茶樹(shù)中的同源基因均不能糖苷化2,4-DHBA，暗示2,4-DHBA合成受到新的UGTs控制。課題組通過(guò)對(duì)病原體感染過(guò)程中茶樹(shù)葉片中UGTs的表達(dá)和DHBA糖苷含量進(jìn)行相關(guān)分析，并通過(guò)外源噴施SA，最終發(fā)現(xiàn)UGT95B17基因表達(dá)與DHBA糖苷含量正相關(guān)，且受外源SA和茶輪斑病誘導(dǎo)。體外酶活實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步明確了UGT95B17在體外能催化 2,3-、2,4-和 2,5-DHBA糖基化（圖1）。
在此基礎(chǔ)上，利用穩(wěn)定同位素追蹤方式，揭示了2,4-DHBA為SA羥基衍生物。因植物中參與2,4-DHBA生成的SA羥化酶仍不清楚，實(shí)驗(yàn)室通過(guò)與擬南芥報(bào)道的SA羥化酶序列比對(duì)，發(fā)現(xiàn)CsSH1受SA和病原菌Pcs誘導(dǎo)。隨后，通過(guò)原核表達(dá)及茶樹(shù)瞬時(shí)沉默技術(shù)，明確了CsSH1在茶樹(shù)SA羥基化為2,4-DHBA過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
為進(jìn)一步明確UGT95B17介導(dǎo)的2,4-DHBA糖苷化在茶樹(shù)抗Pcs病害中的作用，課題組通過(guò)瞬時(shí)沉默與過(guò)表達(dá)體系，發(fā)現(xiàn)抑制UGT95B17的表達(dá)降低了2,4-DHBA和2,5-DHBA葡萄糖苷的積累，降低了茶樹(shù)對(duì)Pcs的抗性，而過(guò)表達(dá)則相反。通過(guò)外源施用2,4-DHBA和2,5-DHBA和植物抗性比較，我們進(jìn)一步證實(shí)了2,4-DHBA是一種潛在的生物活性分子，且其糖苷化在茶樹(shù)抗病中發(fā)揮重要作用。
綜上所述，2,4-DHBA及其糖苷被鑒定是茶樹(shù)中一種新型的SA衍生物。SA在CsSH1的作用下通過(guò)羥基化形成2,4-DHBA，隨后又被UGT95B17催化為2,4-DHBA糖苷。2,4-DHBA作為潛在生物活性分子，其糖苷化在調(diào)控茶樹(shù)抗病性具有重要作用（圖4），對(duì)SA介導(dǎo)的植物免疫機(jī)理提供了新的認(rèn)識(shí)。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生陸夢(mèng)倩為論文第一作者，宋傳奎教授為論文通訊作者，慕尼黑工業(yè)大學(xué)Wilfried Schwab教授也參與了此項(xiàng)工作。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。（作者：宋傳奎 一審：管震宇 二審：韋朝領(lǐng) 三審：姚莉）
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202307051
