科学研究

近日，学院天然产物农药实验室丁伟教授团队在植物生物技术领域Top期刊Plant Biotechnology Journal 上在线发表了题为Metabolic Reprogramming of a Phenolic Acid by a Plant P450 Monooxygenase Reverses Bacterial Immunosuppression的研究论文。该研究系统阐明了植物如何通过关键代谢酶将病原菌“劫持”的代谢物从“免疫破坏者”转化为“防御武器”，从而实现对病害的有效抵御。

土壤酸化是我国乃至全球农业生产面临的严峻挑战，尤其会加剧青枯病等土传病害的发生。青枯菌（Ralstonia solanacearum）可侵染烟草、番茄等300多种植物，造成的青枯病危害极大。长期以来，土壤酸化与青枯病高发之间的关联虽被广泛认知，但其背后的分子机制始终是未解之谜。本研究以此为切入点，通过多组学分析，首次发现青枯菌侵染会诱导烟草大量积累一种酚酸类物质——藜芦酸。进一步研究表明，藜芦酸并非作为病原菌的营养来源，而是作为一种“免疫抑制剂”，通过抑制植物活性氧迸发、并从转录水平上“关闭”多个关键抗病基因（如NtTAO1）的表达，从而全面削弱植物自身的免疫系统。

面对病原菌的“代谢攻击”，植物也演化出了精妙的“反击”策略。研究团队鉴定出一个特定的细胞色素P450单加氧酶（CYP86A22），该酶能够精准地将具有免疫抑制活性的藜芦酸转化为具有直接抗菌活性的香草酸。通过分子对接、微量热泳动及体外酶活等一系列实验，证实了CYP86A22对藜芦酸的高亲和力与催化特异性。更为关键的是，在烟草中瞬时过表达CYP86A22基因，能够显著促进藜芦酸向香草酸的转化，并赋予植物对烟草花叶病毒（TMV）和青枯菌的强效抗性。

本研究从现象观察到机制解析，系统性地回答了“土壤酸化为何加重病害”“病原菌如何操纵宿主代谢以促进侵染”以及“植物如何应对这种代谢操纵”等核心科学问题，初步探究了一种植物免疫调控的新维度：植物不仅通过激活传统免疫通路来抵抗病原，还能够主动“重塑”病原诱导的代谢环境，将不利信号转化为有利武器。这种“代谢重编程”机制，巧妙地将解毒过程与防御激活相耦合，为理解土壤环境-植物-病原菌三者互作的复杂性提供了全新视角。

该论文第一作者为学院博士后王华，本科生彭小双、王馨锐，博士生杨蕊毓，硕士生刘涛等参与研究并做出了重要贡献。丁伟教授和李石力博士为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。西北农林科技大学黄丽丽教授、冯浩教授、杨明明副教授对论文写作和修订提供了宝贵意见。

论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.70660