苯丙烷途径是植物中一类核心的次生代谢途径，可合成木质素、类黄酮、异黄酮、芪类物质及水杨酸，在植物生长、发育和逆境响应中发挥不可替代的作用。苯丙烷衍生物还是多种药用植物的活性成分，对人类健康具有重要价值。
苯丙氨酸解氨酶（PAL）通过催化苯丙氨酸转化为反式肉桂酸，启动整个苯丙烷途径，将初生代谢与次生代谢直接连接。这一“桥梁”角色使其成为调控代谢物流向次生途径的关键节点，也让PAL成为植物代谢调控领域的核心研究对象。
由于PAL在代谢网络中的核心地位，其酶活已知可响应多种环境信号。例如，拟南芥的PAL1与PAL2在低温胁迫下协同表达，促使可溶性苯丙烷类物质、芥子酸酯和类黄酮积累，从而提升植株耐寒性；紫外线照射也会诱导PAL表达，PAL2可激活苯丙烷途径合成花青素，保护植物免受紫外损伤。
PAL功能缺失的突变体会导致关键次生代谢物合成受阻，进而影响植物生长与抗逆性：拟南芥*pal1pal2*双突变体类黄酮含量下降、紫外敏感性显著升高；*pal1pal2pal3pal4*四突变体水杨酸含量大幅降低，抗病能力严重受损。
除受环境因子的转录水平调控外，PAL还在翻译后水平受到严格调控。苯丙烷途径的部分中间产物（如肉桂酸、对香豆酸、咖啡酸、松柏醇）可通过泛素-蛋白酶体途径快速诱导PAL降解。
在拟南芥中，一种含Kelch重复结构域的F-box蛋白（KFB）可对PAL进行泛素化修饰并介导其降解。该研究还观察到，PAL-GFP融合蛋白呈现出细胞质以外的定位，包括网络状分布与核周分布，这提示PAL在植物体内可能存在尚未被发现的新功能。
类黄酮是PAL依赖性代谢产物中最主要的一类，由对香豆酰辅酶A经一系列酶促反应生成。该途径的关键酶包括：查尔酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）、黄烷酮3-羟化酶（F3H），三者共同催化二氢山奈酚的合成；二氢山奈酚可进一步经黄酮醇合成酶（FLS）或二氢黄酮醇还原酶（DFR）分别生成黄酮醇或花青素。
类黄酮生物合成的转录调控高度依赖MBW转录复合物（由MYB、bHLH、WD40三类蛋白组成），而MBW的功能又可被其他转录调控因子修饰。例如，本课题组前期发现的拟南芥MYB4，可与MBW复合物中的TT8互作，降低其DNA结合能力与转录活性；
近年发现的茶树CsJAZ6、菊花CmBBX28也属于MBW抑制因子，通过与复合物组分互作，抑制MBW形成及其对下游基因的调控。此外，蔗糖非发酵相关激酶1（SnRK1）可磷酸化MBW组分，促进复合物解离，进而调控类黄酮合成。
PAL通常被认为定位于细胞质，但已有研究初步提示其可能存在细胞核定位。传统观点认为，植物代谢酶只在细胞质、叶绿体等特定亚细胞区室发挥功能，而不进入细胞核；但越来越多证据表明，多种代谢酶存在非经典的核定位，暗示它们除催化功能外，还具备未知的新功能。
例如，拟南芥中类黄酮合成的起始酶CHS和CHI同时定位于细胞质与细胞核，但其核内功能仍不明确；莽草酸途径的5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶（EPSP）通常在叶绿体中发挥作用，却在杨树中被发现定位于细胞核并充当转录抑制因子。这些案例提示，PAL很可能也兼具细胞质代谢酶功能与细胞核内新功能。
中国科学院深圳先进技术研究院合成基因组学研究中心主任赵乔研究员团队研究证实，拟南芥PAL不仅定位于细胞质，同时也存在于细胞核，其核内积累是动态调控的，且依赖磷酸化修饰。
在内源信号等诱导类黄酮合成的条件下，磷酸化的PAL会转运进入细胞核，与MBW复合物的核心bHLH组分TT8互作，破坏MBW复合物形成，从而抑制类黄酮合成基因的表达；同时，PAL向细胞核的转移降低了其在细胞质中的丰度与酶活，限制了进入类黄酮途径的代谢通量。
综上，本研究揭示了PAL此前未知的细胞核功能，并发现一条响应代谢物水平的反馈通路——通过动态调控酶的亚细胞定位与活性，精细微调类黄酮的合成。
赵乔研究员，中国科学院深圳先进技术研究院合成基因组学研究中心主任，国家级青年人才，国家优秀青年科学基金获得者，广东省合成基因组学重点实验室主任。2021,2023年入选全球前2%顶尖科学家（美国斯坦福大学与爱思唯尔数据库（Elsevier）联合发布）。主要从事在植物代谢，植物合成生物学。目前在研方向：（1）植物代谢及相关应用（生物传感器，彩色棉花等）；（2）植物染色体的人工合成与应用；（3）农作物合成微生物菌群。已在相关领域取得了一系列重要的成果，近5年通讯作者（含共同）发表10多篇研究论文。文章发表在包括Science Advances、Molecular Plant、Nature Communications等国际专业期刊上。
研究领域：
主要从事通过合成生物学的手段，在植物底盘重塑次生代谢物合成通路，植物天然产物的合成以及调控机制。
