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1、植物研究2009,30(1):98~105BulletinofBotanicalResearch植物谷胱甘肽的生物合成及其生物学功能段喜华唐中华郭晓瑞(东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室,哈尔滨150040)摘要谷胱甘肽(glutathione,GSH)是硫酸根还原同化途径中主要的含硫非蛋白终端产物,在生物中以还原型谷胱甘肽(reducedglutathione,GSH)和氧化型谷胱甘肽(oxidizedglutathione,GSSG)存在。因其在植物体中的广泛存在和独特的还原能力得到广泛关注。本文从谷胱甘肽在植物
2、体内的生物合成,谷胱甘肽的区划、运输和降解以及在非生物胁迫条件下的生物学功能等方面论述了近年来国内外对谷胱甘肽的研究进展。关键词谷胱甘肽;生物合成;非生物胁迫;光呼吸;空间分布;转运;降解中图分类号:Q291文献标志码:A文章编号:1673-5102(2009)01-0098-08BiosynthesisandFunctionofGlutathioneinPlantDUANXiHuaTANGZhongHuaGUOXiaoYui(KeyLaboratoryofForestPlantEcology,MinistryofEdu
3、cation,NortheastForestryUniversity,Harbin150040)AbstractGlutathione(GSH)isthemajornonproteinterminalproductioncontainingsulfurinthereductionassimilationpathwayandtheoxidizedformsofGSHiscalledGSSGintheorganism.Becauseoftheabroadanduniqueabilitytomaintaintheredoxstate,G
4、SHhasgotextensiveattention.Inthispaper,theprogressesmadeintheresearchofGSHrecentlywasreviewedaboutthebiosynthesis,compartmentation,transportanddegradation,andthefunctionofglutathioneduringabioticstress.Keywordsglutathione;biosynthesis;abioticstress;photorespiration;compar
5、tmentation;transpor;tdegradation[6]谷胱甘肽(glutamylcysteinylglycine,glutathi甘肽主要以还原形式存在。one,GSH)是由谷氨酸(glutamate,glu)、半胱氨酸同时,在植物中还存在谷胱甘肽的同系物,如豆(cysteine,cys)和甘氨酸(glycine,gly)所组成的一科植物可以合成高谷胱甘肽,即羟基末端的甘氨酸被种特殊的氨基酸衍生物,其活性位点为半胱氨酸的丙氨酸取代形成glucysala(homoglutathio[7]巯基。巯基的
6、存在,使其成为细胞内强有力的还原ne);禾本科的一些植物中可以合成羟甲基谷胱甘剂。同时,在谷氨酸与半胱氨酸之间存在一个不多肽,它以丝氨酸替换了谷胱甘肽的甘氨酸残基形成[8]见的肽键,能够保护GSH不被许多肽酶水解,使glucysser(hydroxymethylglutathione)。glucys[1]其具有显著的稳定性。谷胱甘肽的特殊的化学ala和glucysser的氧化型可以通过酵母的谷胱甘[7,8]结构,使其在植物体内具有极其重要的生理作用。肽还原酶还原。谷胱甘肽及其衍生物与一系列生它是植物控制细胞重
7、金属的重要的螯合物前理活动相关,例如还原硫的贮存和长距离运输,信号[2]体,并且是植物中重要的抗氧化剂和还原缓冲传导清除过氧化氢以及其它活性氧化合物,去除异生[3][4]剂。此外它也具有保护基因、控制细胞分裂素(如除草剂)的毒性,激活并缀合苯丙酮和激素[5]的氧化还原的作用。作为一种抗氧化剂,GSH以及作为底物合成植物螯合肽等。当前对植物谷可以被氧化为GSSG,GSSG又可在胞质、线粒体和胱甘肽的研究主要集中在两个方面,一是GSH的叶绿体中的谷胱甘肽还原酶(glutathionereductase,生物合成是如何被调控的,另一是胞内GSH水
8、平[6]GR)的作用下还原为GSH,因此在植物细胞中谷胱和氧化还原状态是如何与环境胁迫相适应的。第一作者简介:段喜华(1961),女,教授,主要从事植物学研究。收稿日期:200
