综述：茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）与其他植物激素的相互作用缓解植物非生物和生物胁迫

时间：2025年4月30日

来源：Journal of Soil Science and Plant Nutrition

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这篇综述聚焦于茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）。它们在植物应对生物和非生物胁迫时作用关键，通过与其他植物激素相互作用，调节植物生长与防御平衡。文章还探讨了其合成、信号通路及相关研究进展，对培育抗逆作物意义重大。

植物胁迫与激素防御机制

植物在生长发育过程中，会遭遇各种各样的非生物和生物胁迫，像是干旱、盐碱、极端温度、重金属污染、紫外线辐射，还有病原菌侵害、食草动物啃食等。这些胁迫严重阻碍了植物的正常生长，甚至威胁到全球的粮食安全。好在植物自身拥有一套精妙的防御机制来应对这些威胁，其中茉莉酸（Jasmonic acid，JA）和水杨酸（Salicylic acid，SA）这两种植物激素发挥着至关重要的作用。

JA 和 SA 在植物防御中的核心地位

JA 和 SA 是植物防御信号通路里的关键角色。在抵抗坏死性病原菌和应对食草动物侵害方面，JA 起着核心作用。当植物受到这些威胁时，体内的 JA 含量会迅速上升，启动一系列防御反应。比如，JA 能够诱导植物合成一些具有毒性或者能够干扰昆虫生长发育的次生代谢产物，像蛋白酶抑制剂，它可以抑制昆虫肠道内蛋白酶的活性，让昆虫难以消化食物，从而减少对植物的啃食。

而 SA 对于植物抵抗活体营养型病原菌必不可少。当植物遭遇这类病原菌入侵时，SA 信号通路被激活，植物会产生一系列防御反应，其中系统获得性抗性（Systemic acquired resistance，SAR）最为典型。在这个过程中，植物受侵染部位会产生信号，通过维管束传导到其他未受侵染的部位，使整株植物都获得对病原菌的抗性，增强了植物的防御能力。

JA 和 SA 与其他植物激素的相互作用

JA 和 SA 能通过与其他植物生长调节剂（Plant growth regulators，PGRs）相互作用，来维持植物生长和防御之间的平衡。

与脱落酸（Abscisic acid，ABA）的相互作用：ABA 在植物应对非生物胁迫，如干旱、高盐等过程中起着重要作用。它能促使植物关闭气孔，减少水分散失。研究发现，JA、SA 与 ABA 之间存在复杂的调控关系。在干旱胁迫下，ABA 会诱导植物产生一些防御反应，同时，JA 和 SA 也能通过调节 ABA 信号通路，增强植物对干旱的耐受性。它们之间可能存在协同作用，共同提高植物在恶劣环境下的生存能力。
与生长素（Auxin）的相互作用：生长素主要负责调控植物的生长和发育，如细胞伸长、分裂等。但它与 JA、SA 在植物防御方面也有着紧密联系。在病原菌侵染时，生长素的运输和信号传导会发生改变，而 JA 和 SA 能影响这种变化。有时候，生长素和 JA、SA 之间会相互拮抗，当生长素促进植物生长的作用过强时，可能会抑制植物的防御反应，而 JA 和 SA 则会通过调节生长素信号通路，平衡植物的生长和防御。
与细胞分裂素（Cytokinin）的相互作用：细胞分裂素参与植物细胞分裂、分化等过程。在植物防御中，它与 JA、SA 也相互影响。细胞分裂素可以调节植物的免疫反应，与 JA、SA 协同作用，共同增强植物对病原菌的抵抗力。在某些情况下，细胞分裂素还能通过影响 JA 和 SA 的合成或信号传导，来调控植物的防御反应。
与乙烯（Ethylene，ET）的相互作用：乙烯在植物生长发育以及应对生物和非生物胁迫中都有重要作用。它与 JA、SA 之间存在复杂的信号网络。在应对病原菌侵害时，乙烯和 JA、SA 可能会协同激活一些防御基因的表达，增强植物的抗病能力。不过，在不同的胁迫条件下，它们之间的相互作用关系也会有所不同。

JA 和 SA 的合成、信号通路及分子调控

合成途径：JA 的合成起始于亚麻酸，经过一系列酶的催化作用，最终生成 JA。这个过程涉及到多个关键酶，像脂氧合酶（Lipoxygenase，LOX）、丙二烯氧化物合酶（Allene oxide synthase，AOS）等。SA 的合成则主要有两条途径，一条是从莽草酸途径衍生而来，另一条是通过苯甲酸的羟基化作用合成。这些合成途径受到多种因素的调控，环境胁迫就是其中重要的影响因素。
信号通路：在 JA 信号通路中，当没有 JA 存在时，JAZ 蛋白会与转录因子结合，抑制防御基因的表达。而当植物受到胁迫，JA 含量升高后，JA 会与 COI1 蛋白结合，形成 JA-COI1 复合物，该复合物能够识别并降解 JAZ 蛋白，从而释放转录因子，启动防御基因的表达。SA 信号通路中，NPR1 蛋白是关键的调控因子。在正常情况下，NPR1 蛋白以多聚体形式存在于细胞质中，当 SA 积累时，NPR1 蛋白会发生还原反应，单体化后进入细胞核，与转录因子结合，激活防御基因的表达。
分子调控：多种转录因子参与了 JA 和 SA 信号通路的调控。在面对不同的环境变化，比如干旱、高盐、极端温度等非生物胁迫，以及病原菌侵染等生物胁迫时，这些转录因子会被激活，进而调节 JA 和 SA 的合成、信号传导以及它们与其他激素的相互作用，精细地调控植物的防御反应。

基于 CRISPR 技术的研究进展

近年来，CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）基因编辑技术发展迅速，为植物科学研究带来了新的突破。在 JA/SA 介导的植物胁迫耐受性和免疫力研究方面，CRISPR 技术发挥了重要作用。通过对 JA 和 SA 信号通路中关键基因进行编辑，可以调控植物对生物和非生物胁迫的响应。研究人员利用 CRISPR 技术敲除或者过表达一些与 JA、SA 合成和信号传导相关的基因，观察植物在不同胁迫条件下的生长状况和防御反应。结果发现，经过基因编辑的植物，其对胁迫的耐受性和免疫力有明显改变，这为深入了解 JA/SA 信号动态以及培育具有更强抗逆性的作物提供了有力的技术支持。

研究展望

深入了解 JA 和 SA 信号通路的复杂调控机制，对于培育适应气候变化、具有更高胁迫耐受性和生产力的作物具有重要意义。未来的研究可以进一步探究 JA 和 SA 与其他植物激素在不同环境条件下的精细调控机制，挖掘更多参与这一过程的关键基因和转录因子。同时，结合 CRISPR 等先进技术，将基础研究成果应用到作物改良中，有望培育出更能适应未来气候变化的新型作物品种，保障全球粮食安全。