元素百科介绍棉酚生物合成途径研究的进展情况。5月21日，国际学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所陈晓亚研究组的科研论文在线发表：棉酚生物合成分析（Characterization of gossypol biosynthetic pathway）。本研究分离鉴定了棉酚生物合成路径中的四种新酶基因，解释了锦葵目植物中棉酚生物合成路径进化的基础，发现了中间产物的生理活性及其调节机制。
棉是一种重要的经济作物，棉纤维是纺织行业的主要天然原料，深受广大消费者的欢迎。棉纤维(皮棉)约占籽棉重量的40%，轧制后留下的棉籽富含蛋白质和油脂，是棉花生产的重要副产品。棉籽油是从工业精炼中提取的重要食用植物油之一，棉籽蛋白、棉粕、棉籽壳是饲料和食用菌培养基的重要原料。棉酚是一种次生代谢产物，在地上腺体和根的表皮层积累，具有保护植物抵抗细菌感染、昆虫和老鼠进食的功能。然而，棉籽中高含量的棉酚也限制了其作为重要油和饲料原料的广泛应用。中国年产棉籽约600万吨，含有约150万吨棉籽蛋白和100万吨棉籽油。然而，这一宝贵资源尚未得到充分利用。棉籽的扩大利用和开发是提高棉花生产效率和收入的主要来源。
自1994年以来，陈晓亚领导研究小组一直致力于棉酚生物合成途径的研究，包括酶基因克隆、代谢调节机制、抗病/抗虫新技术等，创造了种子特异低酚转基因棉材料，发明并优化了植物介导的RNA干扰抗虫技术，取得了一系列具有国际影响力的科研成果。棉酚是倍半萜醛的衍生物，基本骨架是( )-δ-杜松烯。研究小组先后对棉酚生物合成上游路径进行了三步连续反应，但后续反应步骤尚不清楚。结合VIGS和代谢产物分析，通过RNA-seq筛选出有腺体棉和无腺体棉差异表达的基因，将P450单加氧酶CYP82D13分开、CYP71BE79、双氧酶2-ODD1 以及醇脱氢酶DH1，通过体外酶活反应和产物结构鉴定，确定了这些酶的功能，从而将棉酚的生物合成途径向前推进了四个反应步骤，为棉酚生物合成的综合分析奠定了基础。研究小组还获得了几种棉酚中间体，都是新发现的化合物，其中一些具有显著的生理活性，为天然产品的研发提供了新的平台。
