文章信息

文章题目：Genetic basis of phytoalexin-mediated chemical defense in plants

期刊：Cell

发表时间：2026 年 5 月 8 日

主要内容：清华大学生命科学学院刘玉乐团队联合北京大学化学与分子工程学院雷晓光团队在Cell期刊在线发表题为“Genetic basis of phytoalexin-mediated chemical defense in plants”的研究论文。该研究完整解析并成功重构了植保素德布尼醇（debneyol）的生物合成通路，同时揭示了 miR1919-MCD1 模块在该通路中的核心调控作用机制，并进一步证明 MCD1 可通过组织多酶复合物实现代谢流的精准导向至 debneyol 合成，显著增强植物对真菌、病毒和细菌的广谱抗病能力。上述成果不仅阐明了植保素 debneyol 介导植物化学防御的遗传学基础，也为通过基因工程创制广谱抗病作物以及利用合成生物学手段规模化生产广谱抗病化合物 debneyol 奠定了坚实基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.021

使用 TransGen 产品：

ProteinIso^® Ni-NTA Resin (DP101)

背景介绍

在与病原微生物的长期协同进化中，植物构建了多层次防御体系，其中化学防御尤为关键，植保素作为植物感知病原后快速合成的小分子抗微生物次生代谢物，是化学防御的核心物质。然而自植保素概念提出 80 余年来，多数植保素的生物合成途径与调控机制仍未破解，限制了其在作物抗病中的应用。德布尼醇是茄科植物特有的倍半萜类植保素，与经典植保素辣椒醇共享前体 5-表-马兜铃烯，且具有更强的广谱抗真菌活性，但自 1979 年被发现以来，其完整生物合成通路近半个世纪一直未被解析，成为植物防御领域的长期难题。

文章概述

本研究发现茄科特有的 miR1919 及其靶基因 MCD1：沉默 miR1919 或过表达 MCD1 会触发强烈的植物细胞死亡并伴随德布尼醇（debneyol）积累。进一步研究表明，MCD1 与 5-EA 合成酶（EAS）互作，并显著改变 5-EA 下游代谢产物的分布，将代谢流从辣椒醇（capsidiol）分支重定向至 debneyol 分支。通过整合多组学与生化分析，团队首次完整解析了 debneyol 的生物合成路径：以法尼基焦磷酸（FPP）为前体，依次经 EAS、5-EA 环氧化酶（EAE）和环氧化物水解酶 1（EH1）三步催化生成 debneyol，并在酵母中成功重构该通路。最令人兴奋的是，MCD1 不仅转录上调 EAS、EAE、EH1 基因表达，并参与了 EAS-EAE-EH1 多酶复合物的组装，增强 EAE 活性并诱导底物通道效应，实现代谢流的精准重定向。Debneyol 积累与细胞死亡程度及抗病性正相关，MCD1 过表达的植物对病毒、真菌和细菌等多种病原体表现出广谱抗性。利用病原诱导型启动子 TBF1 及其 uORFs 驱动 MCD1表达，可在不影响正常生长的情况下实现植物对跨界病原的广谱抗性。

该研究为培育广谱抗病作物提供了新基因资源和设计策略，并为基因工程创制抗病作物及合成生物学规模化生产 debneyol 奠定了基础。

图：广谱抗病植保素德布尼醇（debneyol）生物合成与调控

全式金生物产品支撑

优质的试剂是科学研究的利器。全式金生物的蛋白纯化产品 Ni-NTA Resin 助力本研究。产品自上市以来，深受客户青睐，多次荣登知名期刊，助力科学研究。

ProteinIso^® Ni-NTA Resin (DP101)

本产品对 His 标签蛋白具有特异吸附能力，从而使 His 标签蛋白结合在 Ni-NTA 纯化介质上，未结合的蛋白被洗涤下去，结合在介质上的蛋白经过一定浓度的咪唑或低 pH 缓冲液温和洗脱下来，得到高纯度的目的蛋白。自上市以来多次荣登知名期刊，助力科学研究。

产品特点：

• 吸附容量大。

• 选择性好。

• 通透性强。

• 易于再生。

全式金生物的产品再度亮相 Cell 期刊，不仅是对全式金生物产品卓越品质与雄厚实力的有力见证，更是生动展现了全式金生物长期秉持的“品质高于一切，精品服务客户”核心理念。一直以来，全式金生物凭借对品质的执着追求和对创新的不懈探索，其产品已成为众多科研工作者信赖的得力助手。展望未来，我们将持续推出更多优质产品，期望携手更多科研领域的杰出人才，共同攀登科学高峰，书写科研创新的辉煌篇章。

使用 ProteinIso^® Ni-NTA Resin (DP101) 产品发表的部分文章：

• Zhou L, Liu H, Liu S, et al. Structures of sperm flagellar doublet microtubules expand the genetic spectrum of male infertility[J]. Cell, 2023.(IF 65.00)

• Wang Z L, Han L, Gao L, et al. Genetic basis of phytoalexin-mediated chemical defense in plants[J]. Cell, 2026.(IF 42.50)

• Guo L, Zhao Y, Zhang Q, et al. Stochastically multimerized ParB orchestrates DNA assembly as unveiled by single-molecule analysis[J]. Nucleic Acids Research, 2022.(IF 19.16)

• Zhou C J, Wang X Y, Dong Y H, et al. CENP-F-dependent DRP1 function regulates APC/C activity during oocyte meiosis I[J]. Nature communications, 2022,(IF 17.69)

• Zhang Q, Chen Z, Wang F, et al. Efficient DNA interrogation of SpCas9 governed by its electrostatic interaction with DNA beyond the PAM and protospacer[J]. Nucleic Acids Research, 2021.(IF 16.97)

• Zhou B, Luo Q, Shen Y, et al. Coordinated regulation of vegetative phase change by brassinosteroids and the age pathway in Arabidopsis[J]. Nature Communications, 2023.(IF 16.60)

• Wu W K, Nie G B, Lin J L, et al. Regulation of glandular size and phytoalexin biosynthesis by a negative feedback loop in cotton[J]. Advanced Science, 2024,(IF 14.30)

• Zhang Y, Gao Y, Wang H L, et al. Verticillium dahliae secretory effector PevD1 induces leaf senescence by promoting ORE1-mediated ethylene biosynthesis[J]. Molecular plant, 2021.(IF 13.16)

• Wei Y, Liu Z, Lv T, et al. Ethylene enhances MdMAPK3-mediated phosphorylation of MdNAC72 to promote apple fruit softening[J]. The Plant Cell, 2023.(IF 11.60)

• Zheng W, Li S, Shi Z, et al. Recombinant ferritin-based nanoparticles as neoantigen carriers significantly inhibit tumor growth and metastasis[J]. Journal of Nanobiotechnology, 2024.(IF 10.60)

• Liu Y, Yu T F, Li Y T, et al. Mitogen‐activated protein kinase TaMPK3 suppresses ABA response by destabilising TaPYL4 receptor in wheat[J]. New Phytologist, 2022.(IF 10.32)

• Hu C, Wu S, Li J, et al. Herbivore‐induced Ca2+ signals trigger a jasmonate burst by activating ERF16‐mediated expression in tomato[J]. New Phytologist, 2022.(IF 10.32)

• Gao Y, Li Z, Yang C, et al. Pseudomonas syringae activates ZAT18 to inhibit salicylic acid accumulation by repressing EDS1 transcription for bacterial infection[J]. New Phytologist, 2022.(IF 10.15)