植物体内脯氨酸的代谢与调控

徐素香

摘 要：脯氨酸作为一种渗透调节物质，它的积累在植物响应与适应非生物胁迫中起重要作用。逆境条件下，植物体内Pro 含量显著增加，有利于减轻逆境对植物的伤害。Pro增加量在一定程度上反映了植物的抗逆性。本文综述了脯氨酸的特点及分布，合成与降解途径，参与脯氨酸合成与降解相关酶的基因。脯氨酸的功能以及脯氨酸的信号转导途径。

1.脯氨酸的特点及分布

脯氨酸在水中溶解度很大，具有吸湿性。植物体在干旱、高温、低温、盐渍等多种逆境下，常有明显的脯氨酸积累。在拒盐植物中含量较高。脯氨酸多集中在代谢旺盛的器官和生殖器官，因为植物在受胁迫时会优先保护这些器官。脯氨酸的合成场所是细胞质基质和叶绿体，分解场所是线粒体。

2.植物体内脯氨酸的合成与分解

脯氨酸的合成前体是谷氨酸，谷氨酸在吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）的作用下形成谷氨酰半醛（GSA），GSA自动环化形成吡咯啉-5-羧酸（P5C），P5C在吡咯啉-5-羧酸还原酶（P5CR）的作用下形成脯氨酸。脯氨酸在脯氨酸脱氢酶（PDH或ProDH）作用下形成P5C，P5C自动环化形成GSA。GSA在吡咯啉-5-羧酸脱氢酶（P5CDH）的作用下氧化成谷氨酸。在高氮条件下的脯氨酸合成则以鸟氨酸为前体，鸟氨酸途径与谷氨酸途径的区别在于第一阶段，鸟氨酸在鸟氨酸转氨酶的作用下形成GSA。

3.脯氨酸的合成与分解相关酶及基因

吡咯啉-5-羧酸合成酶是脯氨酸合成过程中的限速酶，吡咯啉-5-羧酸还原酶是脯氨酸合成过程中的关键酶。研究表明，ZMP5CS是受高盐、干旱、冷害等胁迫诱导表达的基因，所以ZMP5CS可能在植物抗逆过程中起着重要作用[1]。……