植物逆境中的一氧化氮：重塑信号通路以增强植物生长发育的机制与策略

本研究聚焦一氧化氮（NO）在植物应对环境胁迫中的核心作用，系统解析了其通过调控ROS/RNS平衡、与植物激素（ABA、ET等）互作及激活抗氧化防御等机制，缓解干旱、盐碱等胁迫对作物生长的抑制。研究为开发NO介导的作物抗逆新策略提供了理论依据，对保障全球粮食安全具有重要意义。

　　

在气候变化加剧和人口爆炸式增长的背景下，全球农业正面临前所未有的挑战。据预测，到2050年地球人口将突破90亿，而日益频发的干旱、盐碱化等环境胁迫已导致作物减产高达50%。植物作为固着生物，无法逃避逆境，只能通过复杂的信号网络协调防御反应。其中，一氧化氮（NO）——这种曾被简单视为大气污染物的气体分子，近年被发现在植物应激响应中扮演着"救世主"般的角色。然而，关于NO如何与其它信号分子协同作用、其精准调控机制等关键问题仍待解答。

来自中国科学院等机构的研究团队在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》发表了这项系统性研究。通过整合分子生物学、生理学及生物化学方法，团队分析了NO在拟南芥、水稻等模式植物中的合成途径（如硝酸还原酶NR途径），并利用外源NO处理实验结合转录组学技术，揭示了NO从种子萌发到果实成熟的全程调控机制。

NO production in plants
研究证实植物通过氧化（如多胺降解）和还原（NR途径）两条主要路径合成NO。线粒体交替氧化酶（AOX）途径在低氧条件下显著激活，而质膜NADPH氧化酶产生的超氧阴离子（O₂^•-）可与NO反应生成过氧亚硝酸盐（ONOO^-），构成ROS-RNS信号网络的核心节点。

NO in growth & development of plants
NO通过打破种子休眠（调控ABA/GA平衡）、促进侧根发生（激活AUX信号）及延缓叶片衰老（抑制乙烯合成）等多重作用，显著提升植物生物量。在番茄果实中，NO处理使成熟期推迟7天，采后损失降低35%。

NO in abiotic stress
在盐胁迫下，NO通过诱导脯氨酸合成酶基因表达，使细胞渗透调节能力提升3倍；干旱条件下则通过激活SOD（超氧化物歧化酶）和CAT（过氧化氢酶），将H₂O₂含量控制在安全阈值内。重金属胁迫中，NO-金属螯合体的形成显著降低镉在根系的积累。

Crosstalk between NO and phytohormones
研究发现NO与ABA（脱落酸）形成正向反馈环——ABA诱导NO爆发，而NO又增强ABA受体PYR/PYL的敏感性。相反，NO通过S-亚硝基化修饰抑制ET（乙烯）合成关键酶ACS，这种精细调控使植物能在胁迫响应与生长发育间取得平衡。

PGPR based stimulation of NO production
根际促生菌（PGPR）如枯草芽孢杆菌通过分泌脂肽类物质，使植物根部NO产量提升8倍，这种"益生菌-植物"对话显著提高了作物在连作障碍土壤中的存活率。

结论与展望
该研究建立了NO信号网络的"三角模型"：环境胁迫感知→NO爆发→激素重编程→生理响应。这种机制为设计"NO肥料"或转基因抗逆作物提供了新思路。未来需重点解析NO在病原互作中的时空特异性，以及如何通过纳米载体实现NO的田间精准递送。正如作者Sumreen Amin Shah强调的，理解NO的"双面性"（低浓度促进 vs 高浓度毒害）将是农业应用的关键突破点。