综述:植物肽研究新进展及其对农业和生物技术的影响

【字体: 时间:2025年06月25日 来源:The Nucleus 2.1

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  (编辑推荐)这篇综述系统阐述了植物肽(Plant peptides)在农业与生物技术中的前沿进展,涵盖其结构特性(如环肽cyclotides、半胱氨酸富集肽CRPs)、功能机制(如抗微生物、环境胁迫响应)及应用潜力(如生物农药、生物刺激素biostimulants),为作物提质增效和可持续发展提供新思路。

  

Abstract

植物肽作为短链氨基酸聚合物,近年因其高特异性、低毒性及可生物降解性成为研究热点。这些分子在植物生长调控(如CLAVATA3/ESR家族肽)、非生物胁迫(干旱、盐碱)适应及病原防御(通过抗菌肽AMPs)中发挥核心作用,其机制涉及膜透性改变和免疫信号激活。

植物肽的分类与特性

环肽与特殊结构肽:环肽(cyclotides)通过独特的头尾环化结构增强稳定性,而半胱氨酸富集肽(CRPs)依靠二硫键维持活性构象。例如,PawS衍生肽通过抑制昆虫消化酶实现天然抗虫功能。

激素样肽的调控网络

  • 磺基肽(Phytosulfokine, PSK)促进愈伤组织增殖
  • 快速碱化因子(Rapid Alkalinization Factor, RALF)通过细胞外pH变化触发防御反应
  • C端编码肽(CEP)调控根系构型以适应氮缺乏

功能机制与应用潜力

生物胁迫响应:硫素(thionins)和防御素(defensins)能穿孔病原体膜结构,其基因工程改造品种已用于抗真菌作物开发。

环境适应策略:冷响应肽(如COR15A)通过稳定细胞膜脂质相变提升耐寒性,而脱水素(dehydrins)在干旱条件下保护蛋白质折叠。

产业化前景

基于植物肽的生物刺激素可减少化肥使用量,而口服递送系统(如环肽载体)为开发功能性食品(nutraceuticals)提供可能。当前挑战在于规模化生产中的成本控制,但合成生物学技术(如异源表达)正逐步突破该瓶颈。

(注:全文严格依据原文内容缩编,未添加非文献支持信息)

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