莽草酸途徑為植物初生代謝和次生代謝中的酚類代謝物提供前體。利用一種新型同位素異構體 MS/MS 方法,對完整擬南芥葉片中的碳通量進行測定,揭示了分枝酸與異分枝酸庫之間出人意料的動態關係。13CO2 標記動力學表明,來源於葉綠體的莽草酸是一個主要的分流點,其中約三分之一從葉綠體轉運出去。相比之下,分枝酸的小型代謝庫主要定位於葉綠體內,並且週轉迅速,在數分鐘內標記率即超過 70%。
異分枝酸作為十字花目植物中水楊酸(SA)的前體,其摩爾含量比分枝酸高 50 倍,但標記速度較慢,並且似乎主要位於葉綠體外。在缺失異分枝酸輸出蛋白的擬南芥高感病性突變體中,異分枝酸總量下降了 90%。非水分級進一步支援分枝酸代謝庫主要定位於葉綠體,而異分枝酸則位於質體外。毛果楊(Populus trichocarpa)和本氏煙草(Nicotiana benthamiana)葉片中含有分枝酸,但僅含有痕量異分枝酸,這與其採用苯甲酰輔酶 A 途徑合成 SA 相一致。
碳分配計算表明,在擬南芥葉片中,總分枝酸庫約有三分之一被分流至異分枝酸。基於元素分析-同位素比質譜法和靶向同位素回收的整葉計算表明,在光合葉肉組織中,僅有總同化碳的 0.03%(5.27 pmol∙mg-1 D.W.∙min-1)進入莽草酸途徑。相比之下,約 0.05%(7.75 pmol∙mg-1 D.W.∙min-1)進入 2-C-甲基-D-赤蘚糖醇 4-磷酸(MEP)途徑,該途徑為光合色素和電子載體提供前體。
莽草酸、分枝酸和異分枝酸的區室化及其週轉動態表明,葉肉組織對芳香族前體的持續需求與對 MEP 途徑來源色素的需求相當。
📄 原文連結:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.09.724013v1?rss=1
🏷️ 擬南芥 莽草酸途徑 分枝酸 異分枝酸 水楊酸代謝 同位素示蹤