师从院士，以共同一作发表Science，又以通讯作者身份发表Nature Communications

近日，中科院分子植物卓越中心黄金泉研究组在Nature Communications杂志在线发表题为"A dirigent protein redirects extracellular terpenoid metabolism for defense against biotic challenges"的研究成果。该论文的第一作者为中科院分子植物卓越中心已毕业博士研究生林嘉玲、在读博士研究生吴文凯和聂贵彬，通讯作者为黄金泉研究员。

棉花如何在分子层面上精确控制萜类代谢流的组织特异性分配，以及如何在细胞外环境中实现代谢流的动态重定向，其精确调控机制一直是未解之谜。

该研究通过多组学整合分析，鉴定出两个关键蛋白——GhDP1和GhAKR13D2，它们在棉花绿色组织中协同调控萜类防御代谢流的重定向。研究发现，在氧化条件下，GhDP1与GhAKR13D2可协同催化半棉酚的羟基化反应，生成中间体5-羟基-半棉酚，并进一步经自发氧化形成半棉酚酮。这一反应途径有效引导代谢流从棉酚合成转向更具防御活性的半棉酚酮及其衍生物杀夜蛾素的生成。

功能研究表明，GhDP1敲除导致棉花无法再产生半棉酚酮和杀夜蛾素，而是在绿色组织中积累了大量棉酚，因此对多种生物胁迫（包括多种病原真菌与植食性昆虫）的敏感性显著增强。这一结果表明，GhDP1与GhAKR13D2在调控防御相关萜类化合物合成中发挥关键作用，是棉花应对外界胁迫、维持代谢平衡的核心调控因子。

GhDP1和GhAKR13D2通过重新定向细胞外萜类代谢流来抵御生物胁迫

值得强调的是，引导蛋白长期以来被认为主要参与酚类化合物的立体选择性二聚化反应，本研究首次揭示了其全新的生化功能——引导蛋白可与醛酮还原酶形成稳定复合体，介导萜类化合物的细胞外羟基化反应。通过在细胞外环境中催化半棉酚酮和杀夜蛾素的生成，GhDP1与GhAKR13D2为棉花构筑了一道额外的化学防御屏障，显著增强了其抵御病原侵染与害虫取食的能力。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-64323-z