综述：酚酸：植物-微生物相互作用中的新兴因素

《Journal of Plant Physiology》：Phenolic Acids: An Emerging Player in Plant–Microbe Interactions

酚酸介导植物-微生物互作的功能与机制研究进展，综述了酚酸在信号传递、抗菌防御、调控共生关系及干扰微生物群体感应中的作用，提出未来需加强酚酸运输动态、代谢命运及与植物养分吸收等关键性状的系统研究。

　　

蒲婷婷|韩琦琦|白彩红|徐世建|张新芳

中国甘肃省兰州市兰州大学生命科学学院细胞活动与应激适应教育部重点实验室，邮编730000

摘要：

酚酸（PAs）是重要的次生代谢物，它们在植物-微生物相互作用中起中介作用，同时作为植物防御剂、植物生长促进剂、根际微生物的招募因子以及干扰微生物群体感应（quorum sensing）的物质。在基因组学和代谢组学等前沿生物技术的背景下，本文综述了酚酸在上述方面的功能和机制，简要介绍了它们在植物中的生物合成和化学结构。最后，本文还提出了进一步的研究方向，包括通过调控酚酸来重塑根际微生物群落、开发用于精准育种的功能性根分泌物数据库，以及研究益生元对酚酸的降解作用以提高农业可持续性。我们倡导跨学科研究，将代谢组学、基因组学和生态学相结合，因为这些方法能够提供关于植物-微生物相互作用的多样化视角，并为可持续农业提供宝贵的生态学见解和潜在应用。

引言

植物主要通过根分泌物和免疫反应来调节根际微生物，而微生物则通过增强代谢潜力、扩大生存范围以及参与关键生理过程（如发育、养分吸收和应激适应）来提高植物的生态适应性（Bai等人，2022年）。这种相互作用主要依赖于根部分泌的化学信号物质，尤其是多种有机代谢物，如酚类和黄酮类化合物（Nicole和Harro，2016年；Wang等人，2021年），这些物质在植物-微生物相互作用中起着关键作用，包括化感作用（抑制竞争植物的生长）、养分和能量流动以及化学防御的激活（Guerrieri和Rasmann，2024年）。因此，深入理解植物与微生物之间的通信机制对于阐明单个植物的生存及微生物群落的建立至关重要。然而，与植物根系相关的许多有趣现象仍然是一个尚未充分探索的生物学领域（Haichar等人，2014年；Harsh等人，2006年），特别是植物-微生物之间的通信以及地下相关的多种代谢物（Zhuang等人，2024年）。

酚酸（PAs）是酚类次生代谢物的一个子类，主要包括咖啡酸（CafA）、阿魏酸（FA）、对香豆酸（p-CoA）、迷迭香酸、没食子酸（GA）和香草酸（VA）（Predarska等人，2022年）。这些代谢物已被证明在植物-微生物相互作用中起着关键作用（Bouafia等人，2023年）。从功能上看，它们可以作为信号分子、抗菌剂和植物防御反应的调节剂（Mandal等人，2010年），通过调节与特定微生物的共生关系来平衡植物的抗性和生长（Saini等人，2024年），干扰细菌的群体感应（QS）（Song等人，2022年），以及重构微生物群落（Wu等人，2024年）。之前的综述总结了酚酸与特定微生物之间的相互作用（Mandal等人，2010年）。然而，代谢组学、高通量测序和大规模微生物培养组学的进步为阐明这种复杂相互作用提供了前所未有的工具和视角（Zhuang等人，2024年）。本文综述了目前关于酚酸在植物中命运的知识，特别关注酚酸如何参与植物-微生物相互作用并动态影响植物根际微生物群落的整体功能，以及支撑这些过程的机制。

部分摘录

植物中的酚酸生物合成

如图1所示，酚酸在植物中通过莽草酸途径由芳香氨基酸合成。该途径始于莽草酸在5-烯醇丙酮糖-3-磷酸合成酶、莽草酸激酶和chorismate合成酶的作用下转化为L-苯丙氨酸（L-Phe），随后生成p-CoA、水杨酸（SA）和对羟基苯甲酸（p-HbA），这些物质是其他酚酸衍生物的重要前体（Elena等人，2023年）。其中，L-Phe、chorismic酸、SA等

酚酸在介导植物-微生物相互作用中的功能和机制

酚酸在调节宿主植物与其微生物伙伴之间的动态关系中发挥着多方面的作用。它们作为化感剂和信号分子，招募并促进特定微生物群体的定殖和活动（Li等人，2023年）。酚酸还可以作为微生物生长的底物，从而在其代谢与土壤根际微生物之间形成反馈循环（Bao等人，2022年）。在本节中，我们将进行综述

结论与未来展望

本综述表明，酚酸的生物合成途径已基本阐明，但其在植物和土壤中的转运及代谢命运仍不清楚（图1和图2）。此外，将酚酸与植物养分吸收、耐逆性和种间竞争等关键功能特性联系起来的系统研究仍然不足。为解决这些空白，未来的工作可以聚焦于以下关键方向：（1）阐明根-土壤之间的酚酸转运动态

作者贡献声明

白彩红：撰写初稿，数据管理。徐世建：撰写与编辑，资金获取，概念构思。张新芳：撰写与编辑，撰写初稿，研究，概念构思。蒲婷婷：撰写与编辑，撰写初稿，研究，资金获取，概念构思。韩琦琦：撰写初稿，数据管理

未引用的参考文献

Li等人，2023年；Li等人，2023年；Ma等人，2022年；Wang等人，2021年。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

数据可用性

由于本研究未生成或分析任何数据集，因此不适用数据共享。

资助

本工作得到了甘肃省自然科学基金重点项目（25JRRA639）、甘肃省自然科学基金优秀博士生项目（25JRRA736）以及第三次新疆科学考察计划（2022xjkk1200）的财政支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们衷心感谢编辑和匿名审稿人的宝贵意见和建议，这些意见极大地提高了本文的质量。图表使用Figdraw（www.figdraw.com）和Ancheng C. Huang（Huang等人，2019年）的工具制作。