Cell！清华大学刘玉乐等发现植物广谱抗病“化学武器”调控机制

植物生病时，会自己产生一些“抗生素”来对抗病原体，这类物质被称为植保素。但过去几十年，科学家一直不清楚植物究竟如何调控这些化学防御物质的合成，这限制了相关技术在农业上的应用。

2026年5月8日，清华大学生命科学学院刘玉乐教授、北京大学化学与分子工程学院雷晓光教授以及武汉大学高等研究院高磊教授率领的联合团队在《细胞》期刊发表论文《Genetic basis of phytoalexin-mediated chemical defense in plants》，系统解析了烟草中一种强效杀菌性植保素——debneyol的完整生物合成通路，并揭示了其核心调控机制。

研究团队首先发现一个茄科植物特有的microRNA——miR1919，它像一把“剪刀”一样切割一个名为MCD1的基因的mRNA，从而抑制其功能。当研究人员通过病毒载体沉默miR1919时，MCD1被激活，植物叶片迅速出现细胞死亡。进一步分析表明，MCD1能够启动debneyol的合成。这种物质不仅能直接杀灭真菌，还能诱导植物细胞死亡，从而限制病原体的扩散。

借助转基因植物和酵母异源表达系统，团队鉴定出debneyol生物合成的三个关键酶：EAS、EAE和EH1。它们依次将法尼基焦磷酸转化为debneyol，形成一个完整的三步合成通路。有趣的是，MCD1本身并不具有催化活性，而是扮演了一个“代谢组织者”的角色——它能同时结合EAS和EAE，增强这两种酶的相互作用，提高EAE的催化效率，并将代谢流从竞争性的capsidiol合成路径导向debneyol合成路径。

功能实验显示，在MCD1过表达的转基因烟草中，debneyol大量积累，植物对灰霉菌、链格孢菌等真菌、烟草坏死病毒以及丁香假单胞菌均表现出显著增强的抗性。相反，敲除MCD1则使植物更易感病。更重要的是，研究团队利用一个受病原体诱导的启动子来控制MCD1的表达，实现了在病害发生时快速激活化学防御，同时不影响植物正常生长。

这项研究完整描绘了植物如何通过miRNA-MCD1模块精确调控debneyol合成，从而实现对真菌、病毒和细菌的广谱抵抗。该发现为作物抗病育种提供了全新靶点，也为利用合成生物学技术工业化生产debneyol、开发环境友好型生物农药奠定了基础。

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