近日，安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室宋传奎教授团队在国际著名期刊Advanced Science（中科院一区，IF=15.1）上发表题为2,4-Dihydroxybenzoic Acid, a Novel SA Derivative, Controls Plant Immunity via UGT95B17-Mediated Glucosylation: A Case Study in Camellia Sinensis的研究性论文。该研究在茶树中鉴定到SA新的羟基化衍生物糖苷产物的存在，解析了其生物合成途径，并进一步阐明了其参与茶树抗病的分子机制，为植物SA代谢途径研究提供新视角。茶是世界三大无酒精饮料之一，在其漫长的历史发展过程中，不仅成为人们重要的生活必需品，也是中国文化传承的重要载体。由真菌引起的茶树病害严重影响茶叶品质和产量，常年损失10%-15%左右。茶轮斑病是由拟盘多毛孢属真菌（Pestalotiopsis-like)引起，在我国茶区广泛发生，造成严重的经济损失。水杨酸（Salicylic acid, SA）是非常重要的调控植物免疫反应的植物激素之一， SA 相关的植物免疫反应受SA 浓度影响。SA在合成之后，除一部分以自由态存在以外大部分会被修饰，包括羟基化与糖基化等。2,3-和 2,5-二羟基苯甲酸（2,3-DHBA和2,5-DHBA）已被报道是SA重要的羟基化产物。虽然2,4-二羟基苯甲酸（2,4-DHBA）糖苷在体外能够合成，但植物中是否存在2,4-DHBA糖苷以及其生理功能仍不清楚。本研究首先通过LC-MS检测了受病原菌Pcs感染后茶树鲜叶中SA羟基化产物，除2,3-DHBA、2,5-DHBA及相应糖苷，作者在接菌一天后的茶树鲜叶中还检测到一种未知的糖苷物质。质谱碎片分析表明，该化合物与2,3-DHBA和2,5-DHBA糖苷离子碎片类似，推测其为一种新型的DHBA糖苷产物。通过稳定同位素示踪等实验，课题组进一步明确了其为SA羟基化产物，并通过外源添加2,4-DHBA及与合成的2,4-DHBA葡萄糖苷对比，明确了该化合物为2,4-DHBA糖苷。随后，我们又进一步研究了2,4-DHBA糖苷化机制。拟南芥中已被鉴定的DHBA糖基转移酶UGTs在茶树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。课题组通过对病原体感染过程中茶树叶片中UGTs的表达和DHBA糖苷含量进行相关分析，并通过外源喷施SA，最终发现UGT95B17基因表达与DHBA糖苷含量正相关，且受外源SA和茶轮斑病诱导。体外酶活实验进一步明确了UGT95B17在体外能催化 2,3-、2,4-和 2,5-DHBA糖基化（图1）。图1在此基础上，我们利用稳定同位素追踪方式，揭示了2,4-DHBA为SA羟基衍生物。因植物中参与2,4-DHBA生成的SA羟化酶仍不清楚，实验室通过与拟南芥报道的SA羟化酶序列比对，发现CsSH1受SA和病原菌Pcs诱导。随后，通过原核表达及茶树瞬时沉默技术，明确了CsSH1在茶树SA羟基化为2,4-DHBA过程中发挥关键作用（图2）。图2为进一步明确UGT95B17介导的2,4-DHBA糖苷化在茶树抗Pcs病害中的作用，课题组通过瞬时沉默与过表达体系，发现抑制UGT95B17的表达降低了2,4-DHBA和2,5-DHBA葡萄糖苷的积累，降低了茶树对Pcs的抗性，而过表达则相反。通过外源施用2,4-DHBA和2,5-DHBA和植物抗性比较，我们进一步证实了2,4-DHBA是一种潜在的生物活性分子，且其糖苷化在茶树抗病中发挥重要作用（图3）。图3综上所述，2,4-DHBA及其糖苷被鉴定是茶树中一种新型的SA衍生物。SA在CsSH1的作用下通过羟基化形成2,4-DHBA，随后又被UGT95B17催化为2,4-DHBA糖苷。2,4-DHBA作为潜在生物活性分子，其糖苷化在调控茶树抗病性具有重要作用（图4），对SA介导的植物免疫机理提供了新的认识。图4安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室博士生陆梦倩为论文第一作者，宋传奎教授为论文通讯作者，慕尼黑工业大学Wilfried Schwab教授也参与了此项工作。该研究得到了国家重点研发计划项目，国家自然科学基金等项目的资助。
