本篇文章是年9月由中国科学院昆明植物研究所黎胜红研究员团队发表在NewPhytologist期刊上的一篇文章，主要讲述入侵植物紫茎泽兰的化学防御物质杜松烯等萜类物质的防御功能和合成机制，同时还在大肠杆菌中合成了此类倍半萜物质，该研究为杜松烯物质的合成和应用奠定了重要基础。紫茎泽兰，又名破坏草、解放草、臭草，为菊科泽兰属多年生草本植物或亚灌木，是我国一种危害严重的入侵植物，其防御系统坚固，抗虫抗病能力很强，很容易存活繁殖泛滥。该研究就是想探究紫茎泽兰的防御物质及生物合成机制，而萜类物质是植物次级代谢产物中最大的类群，功能多样，也是植物抵御各种生物胁迫的主要防御物质。

方法和结果：

1、作者利用顶空收集法收集健康紫茎泽兰和机械损伤、虫咬、病菌侵染等处理后紫茎泽兰的挥发性物质（VOCs）（图1），通过GC-MS分析其物质组分，结果发现有6个杜松烯类倍半萜是该植物的主要组成型和诱导型防御物质，分别是2个挥发性物质amorpha-4,7(11)-diene和(–)-amorph-4-en-7-ol，4个非挥发性物质9-oxo-10,11-dehydroageraphorone、muurol-4-en-3,8-dione9-oxo-ageraphorone和9-β-hydroxy-ageraphorone，实验证明这些物质对昆虫具有显著的驱避作用。

2、随后，作者对这些倍半萜的生物合成展开研究，结果发现其中EaTPS1起主要作用，它可以催化产生中间物质amorpha-4,7(11)-diene和(–)-amorph-4-en-7-ol（图2）。作者还在大肠杆菌中构建了它们的合成路径，在体外成功实现了这两种化合物的生物合成。此外，在烟草中瞬时表达EaTPS1，经质谱鉴定发现表达的烟草里也可以合成amorpha-4,7(11)-diene和(–)-amorph-4-en-7-ol，表达EaTPS1还提高了烟草的抗虫能力。

3、作者还利用分子生物学方法分析了EaTPS1的功能，通过qPCR分析EaTPS1的组织表达模式，发现基因表达高的组织相应的物质合成积累就高，说明EaTPS1确实参与杜松烯类物质的生物合成。此外，机械损伤和MeJA处理可以降低EaTPS1的表达，同时促进了已有代谢产物的释放（图3），说明植物在遇到不利环境或胁迫时可能会限制某些特殊代谢物的生物合成过程，以提高能量物质的综合利用率。