苯乙酮生物学功能与分布 - 苯乙酮及其衍生物在植物界和微生物界广泛分布 具有多样生物学功能 是茶花和可可豆的主要特征香气物质之一 [2] - 苯乙酮类物质piceol和pun genol是云杉抵御云杉卷叶蛾危害的关键化学防御物质 [2] - 植物转基因实验常用乙酰丁香酮提高农杆菌侵染效率 该物质是从烟草中鉴定的苯乙酮类化合物 [2] - 人类和哺乳动物皮肤微生物群落能合成苯乙酮类物质 这类物质被证明能显著吸引蚊虫 是蚊虫更青睐某些人群的关键原因之一 [2] - 苯乙酮及其衍生物在药物研发中扮演重要角色 如针对关节炎的AP-PA疗法已在临床获得应用 [2] 苯乙酮生物合成途径研究空白 - 尽管苯乙酮及其衍生物的生物学功能已被充分报道 但其生物合成途径仍待阐明 [4] - 虽有研究指出苯乙酮可能通过β-氧化途径生成 也有研究通过同位素标记证实肉桂酸是苯乙酮合成前体 但具体酶促反应步骤和涉及的酶尚不明确 [4] 西北农林科大研究成果 - 2025年9月5日 西北农林科技大学徐凌飞教授团队在Nature Plants在线发表研究论文 揭示了苯乙酮类化合物的完整生物合成途径 这是梨领域首篇相关论文 [4][5] - 研究首先从砀山酥梨叶片中分离鉴定出对羟基苯乙酮的糖基化衍生物云杉苷 [7] - 研究发现云杉苷主要在亚洲梨叶片中积累 在西洋梨和新疆梨中几乎检测不到 [7] - 研究人员利用梨属种间杂交F1代群体 发现云杉苷积累符合单基因控制的隐性性状遗传分离比 由此定位到β-氧化途径中关键酶KAT的编码基因 [8] - 研究揭示当KAT活性受限时 β-氧化途径被重新导向苯乙酮合成途径 [8] - 研究解析了β-氧化途径中其他两个核心酶CHD和TE的功能 发现CHD可将4-香豆酰-CoA转化为4H3O3PP-CoA 再经TE催化水解并自发脱羧生成云杉素 [10][12] - 通过同源进化分析发现自然界中苯乙酮的生物合成模式与人类利用代谢工程生产甲基酮类化合物的策略不谋而合 [12] - 研究还筛选出负责催化云杉素糖基化生成云杉苷的糖基转移酶PiGT 揭示了云杉苷生物合成完整路径的最后一步 [12] 研究团队与支持机构 - 论文第一作者为西北农林科技大学翟锐副教授 博士生张红娟和谢银鹏教授 通讯作者为徐凌飞教授和李鹏民教授 [12] - 西北农林科技大学马锋旺教授 管清美教授 张静研究员和新西兰生物产业科学院Ross Atkinson博士与深圳大学杜璇教授对研究提供了重要支持 [12]