综述：色氨酸衍生代谢物在植物胁迫响应中的复杂互作调控

这篇综述系统阐述了色氨酸（Trp）代谢网络在植物抗逆机制中的核心作用，重点解析了其衍生代谢物（包括生长素IAA、褪黑素Mel、吲哚硫苷IGs和植保素camalexin等）通过交叉互作（crosstalk）调控植物应对生物/非生物胁迫的分子机制，为作物抗逆育种和绿色农业提供了新视角。

　　

色氨酸代谢通路与代谢物功能

植物通过5条核心代谢途径将色氨酸转化为关键生物活性物质：5-羟色氨酸（5-HTP）和色胺（TAM）途径产生血清素和褪黑素；吲哚-3-丙酮酸（IPA）和吲哚-3-乙酰胺（IAM）途径合成生长素（IAA）；吲哚-3-乙醛肟（IAOx）途径则生成防御化合物吲哚硫苷（IGs）和植保素camalexin。这些通路在CYP79B2/CYP83B1等关键酶调控下存在代谢流竞争，如IAOx同时是IAA和IGs的前体，sur2突变体会导致IGs减少而IAA积累。

这些代谢物在胁迫响应中发挥多效功能：IAA通过调节根系构型（RSA）和气孔发育增强适应性，同时激活抗氧化系统；褪黑素（Mel）通过清除活性氧（ROS）和活性氮（RNS）、维持光合系统缓解胁迫损伤；IGs经黑芥子酶水解产生有毒异硫氰酸盐，构成"芥子油炸弹"防御机制；camalexin则通过诱导病原体程序性死亡发挥抗菌作用。

胁迫响应中的互作调控机制

在非生物胁迫中，代谢物间形成精密调控网络：低浓度Mel通过上调YUCs/TAAs促进IAA合成，而高浓度Mel通过抑制TIR1/AFB受体降低IAA信号传导；血清素通过重组PIN蛋白影响IAA极性运输；IGs在干旱时经BGLU18水解转化为IAA。这些代谢物还与脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）等激素协同调控：IAA-ABA互作通过ARF10/16-ABI5模块调控种子休眠；Mel通过下调NCEDs降低ABA水平来维持气孔开放。

面对生物胁迫时，代谢网络呈现防御特异性：病原侵染诱导的ROS爆发触发Mel积累，进而通过OXI1-MPK3/6级联激活水杨酸（SA）途径；IGs水解产物吲哚-3-甲醇（I3C）作为IAA拮抗剂，通过干扰TIR1受体平衡生长与防御；WRKY33和MYB51转录因子动态调控IAOx代谢流向IGs或camalexin合成。

应用前景与未来方向

该领域研究已展现实际应用价值：外源色氨酸处理通过协调TAM和5-HTP通路代谢流，显著提升草莓低温结实率；过表达TSB1通过调控IAA-ABA平衡增强抗旱性；Mel处理通过双重激活JA/ET和SA信号通路有效防控柑橘黄龙病。遗传改造方面，靶向调控COMT、CYP79B2等关键基因可精确重塑代谢网络。

未来研究需突破三大瓶颈：①开发亚细胞分辨率探针解析代谢物转运机制；②建立多组学整合模型阐明时空特异性调控规律；③利用CRISPR-Cas9和人工智能技术优化代谢工程策略。这些进展将推动作物抗逆育种进入精准调控新时代。