综述：5-氨基乙酰丙酸：从吡咯生物合成前体到多功能植物生长调节剂

这篇综述系统阐述了5-氨基乙酰丙酸（ALA）作为四吡咯化合物生物合成前体的多重生理功能，重点探讨了其在促进植物器官发育（根、茎、叶、花、果实）、增强光合作用、改善逆境抗性（盐胁迫、干旱、低温）及提升农产品品质方面的分子机制，揭示了ALA通过调控离子稳态（Na+ /Cl? ）、信号通路（NO-H2 O2 ）和转录因子（如MdWRKY71/FaMYB44）实现农业高产优质的潜力。

　　

5-氨基乙酰丙酸（ALA）的植物调控网络解析

1. 引言
ALA作为四吡咯化合物（如叶绿素、血红素）的关键前体，通过Shemin途径（C4）或Beale途径（C5）在生物体内合成。这种非蛋白δ-氨基酸不仅是光合作用的物质基础，更在医学（肿瘤光动力治疗）、农业（生物除草剂）和畜牧业（免疫调节剂）中展现出跨学科价值。近年来，中国学者在ALA农业应用领域取得突破性进展，其作为天然植物生长调节剂的多重功能逐渐被揭示。

2. ALA促进植物根系发育
2.1 种子萌发与初生根生长
ALA通过提升α-淀粉酶活性和可溶性糖含量，加速贮藏物质分解，促进萝卜、水稻等作物种子萌发。盐胁迫下，ALA通过增加呼吸速率和血红素合成，维持能量供应。在番茄中，ALA通过抑制ABA信号通路基因CHLH（镁螯合酶编码基因）表达，缓解ABA对萌发的抑制。

2.2 不定根发生与功能强化
10 mg L^?1
ALA使苹果茎段不定根发生率提高59%。草莓根系在盐胁迫下通过ALA诱导的H₂
O₂
信号上调FaSOS1/FaNHX1表达，实现Na⁺
区隔化。转录因子FaMYB44被ALA抑制后，释放其对氯通道基因FaCLC的抑制作用，促进Cl^?
根系截留。

3. 茎叶生长的ALA调控
ALA使葡萄侧枝长度增加56%，苹果节间粗度提升28%。叶片形态学上，ALA通过激活氮同化关键酶硝酸还原酶（NR），促进菠菜叶面积扩大21%。气孔运动方面，ALA通过MdPP2AC-MdSnRK2.6通路拮抗ABA信号：PP2A磷酸酶使SnRK2.6去磷酸化，降低保卫细胞H₂
O₂
和Ca²⁺
水平，同时促进黄酮醇合成，维持气孔开放。

4. 光合性能的分子增强
ALA通过三重机制提升光合效率：

• 光系统保护：上调PsbO/PsaD等光反应中心蛋白基因，使草莓PSII实际光化学效率（φPSII）提高30%
• 卡尔文循环激活：在蓝草中诱导11个Calvin循环相关基因表达，Rubisco羧化效率提升46%
• 同化物转运：C¹⁴
  标记显示ALA促进桃树叶片光合同化物向果实定向运输

5. 开花结果的精细调控
5.1 花期抗逆与坐果管理
50 mg L^?1
ALA预处理通过PpWRKY18-PpPOD41模块增强桃花柱头抗冻性（-3℃）。作为疏果剂，ALA通过抑制花粉管Ca²⁺
内流，导致顶端囊泡运输障碍，实现精准疏花。

5.2 品质形成的多维度提升

• 糖代谢：桃果实中ALA上调PpSPS2表达，蔗糖积累量增加73%
• 色泽调控：苹果MdWRKY71-MdMADS1转录复合体协同激活MdANS/MdUFGT表达，花青素含量提高2倍
• 营养强化：无花果幼果Fe、Zn含量分别增加57.6%和20%，水稻籽粒硒富集效率提升

6. 未来展望
尽管ALA在转录调控（如MYB/WRKY家族）、细胞信号（NO-H₂
O₂
互作）和代谢网络（四吡咯/氮同化）中的作用已被部分揭示，其受体识别机制和跨物种保守性仍是未解之谜。随着合成生物学技术进步（ALA发酵效价已达63.39 g L^?1
），这种"绿色生长因子"在可持续农业中的应用前景将更加广阔。