综述：利用植物保护剂（Phytoprotectants）增强非生物胁迫耐受性的现代方法：聚焦于包封脯氨酸（Encapsulated Proline）

本综述系统总结了植物保护剂（Phytoprotectants）在提升作物非生物胁迫（Abiotic Stress）抗性中的多重作用机制与应用前景，重点探讨了脯氨酸（Proline）作为关键渗透调节剂的生理功能及其包封技术（Encapsulation）在提高稳定性、可控释放与减少毒性中的创新价值，为农业可持续抗逆管理提供新策略。

　　

引言：气候变化与非生物胁迫的挑战

气候变化导致盐碱化、干旱、高温、低温和重金属污染等非生物胁迫条件日益加剧，严重制约植物生长和农作物产量。这些胁迫会引发活性氧（ROS）积累、膜脂过氧化、蛋白质变性和离子稳态失衡等一系列细胞损伤。植物通过合成渗透调节物质和激活抗氧化系统来应对胁迫，其中外源施用植物保护剂（Phytoprotectants）已成为一种有效的农艺策略。

植物保护剂的分类与功能

植物保护剂主要包括四大类：渗透调节物质（如脯氨酸、甘氨酸甜菜碱、海藻糖）、生长调节剂（包括经典植物激素和生物活性多胺）、抗氧化剂（如抗坏血酸、谷胱甘肽）以及植物褪黑素（Phytomelatonin）。它们在维持细胞水合、清除自由基、稳定膜结构和调控基因表达方面发挥关键作用。

脯氨酸：多功能胁迫保护剂

脯氨酸是一种具有环状结构的氨基酸，不仅在渗透调节中起作用，还能作为抗氧化分子、信号因子和蛋白质稳定剂。其生物合成主要通过谷氨酸途径和鸟氨酸途径完成，涉及P5CS（Δ¹-pyrroline-5-carboxylate synthetase）和P5CR（P5C reductase）等关键酶。外源脯氨酸处理被证明可提高光合速率、增强SOD、CAT、APX等抗氧化酶活性，并上调胁迫相关基因表达。

外源植物保护剂的应用与局限

研究表明，在不同胁迫条件下外源施用脯氨酸、多胺或抗坏血酸等能显著缓解胁迫损伤。例如，盐胁迫下番茄喷施0.5 mM 精胺（Spermine）可降低氧化标志物MDA和H₂2O₂；干旱条件下水稻喷施30 mM脯氨酸提高抗氧化酶活性。然而，高浓度施用可能导致毒性，例如10 mM脯氨酸对番茄造成死亡，且其吸收效率低、易降解，限制了田间应用效果。

包封技术：突破应用瓶颈的新策略

为克服上述问题，包封技术（Encapsulation）应运而生。利用壳聚糖（Chitosan）、海藻酸钠、硅基材料等作为包封外壳，通过离子凝胶法、喷雾干燥、纳米沉淀等技术将植物保护剂封装在微胶囊或纳米颗粒中，可实现可控释放、提高稳定性和生物利用度。例如，包封脯氨酸处理小麦后在盐胁迫下显著降低MDA和Na⁺积累；包封甘氨酸甜菜碱在玉米中增强抗旱性；包封褪黑素缓解水稻中镉（Cd）毒性。

包封脯氨酸的研究进展与应用前景

最近的研究强调，包封脯氨酸不仅提高了其在胁迫环境中的持久性，还减少了高浓度带来的毒副作用。壳聚糖-脯氨酸纳米颗粒在处理小麦盐胁迫时表现出更好的离子稳态调节和抗氧化响应。此外，包封制剂在采后保鲜中也显示潜力，如草莓中使用包封脯氨酸可维持果实抗氧化容量和酚类含量。

结论与展望

包封植物保护剂技术代表了一种迈向精准农业和可持续作物管理的重要路径。通过提高有效成分的利用效率、降低环境损失并减轻植物代谢负担，该策略为应对全球气候变化下的粮食安全生产提供了新颖而有希望的解决方案。未来的研究应聚焦于优化包封材料、控制释放动力学以及开展大田试验，以推动该技术向实际应用转化。