综述：植物激素再探讨：化合物何以成为植物激素

本综述系统回顾植物科学百年进展，聚焦十大经典植物激素（auxins、GAs、CKs、ABA、ETH、SAs、JAs、BRs、PEPs、SLs）的核心特征。通过辨析激素与激素样化合物（如melatonin、GABA）的本质差异，阐释受体机制、长距离运输及激素互补（complementation）等关键概念，为理解植物信号网络提供全新视角。

　　

Highlights

• 迄今植物界公认的十大激素群体构成信号传导核心框架

• 褪黑素与γ-氨基丁酸应归类为激素样化合物而非真正植物激素

• 植物通过胞间连丝、维管系统等多机制实现激素短/长距离转运

• 激素互补效应通过协同调控生理过程展现系统级信号整合优势

Abstract

自百年前生长素作为细胞分裂因子被发现以来，植物激素研究推动植物科学实现革命性跨越。本综述通过历史演进视角，系统阐释十大经典激素群体的生物学本质：生长素(auxins)主导向性生长与器官发生；赤霉素(GAs)调控种子萌发与茎秆伸长；细胞分裂素(CKs)促进细胞分裂与延缓衰老；脱落酸(ABA)协调气孔运动与逆境响应；乙烯(ETH)介导果实成熟与衰老程序；水杨酸(SAs)激活系统获得性抗病机制；茉莉酸(JAs)协调虫害防御与次生代谢；油菜素内酯(BRs)增强光形态建成与细胞扩张；肽激素(PEPs)通过CLAVATA等信号通路维持分生组织稳态；独脚金内酯(SLs)调控分枝架构与丛枝菌根共生。

激素判据的科学界定

区别于激素样化合物与其他信号分子，真正植物激素需满足三重核心特征：内源性合成能力、特异性受体识别、系统性生理功能调节。以melatonin为例，虽参与光周期响应但缺乏特异性转运体系；γ-aminobutyric acid (GABA)虽积累于胁迫反应却主要作为代谢中间体，二者均未达到激素认定标准。

转运机制的多元范式

激素空间分布通过定向运输机制实现：生长素采用极性PIN蛋白介导的细胞间泵运；赤霉素通过木质部进行长距离传导；肽激素(如PSK、RALF)借助胞外囊泡运输；气态乙烯则通过自由扩散完成胞间传递。维管系统尤其韧皮部成为多种激素系统性分布的核心通道。

信号交叉的层级网络

激素互作(crosstalk)呈现多层级调控特征：生长素与细胞分裂素通过ARR-Aux/IAA模块控制根冠动态平衡；茉莉酸与水杨酸通过NPR1-TGA转录因子实现抗病抗虫信号权衡；油菜素内酯与赤霉素通过BZR1-DELLA蛋白互作协同调节细胞伸长。激素互补(complementation)现象体现为多种激素共同调控单一生理过程，如独脚金内酯与生长素协同抑制侧芽萌发。

受体识别的分子基础

TIR1/AFB泛素连接酶复合体感知生长素信号；GID1受体捕获赤霉素后触发DELLA蛋白降解；乙烯通过ERS/ETR受体家族膜蛋白传导信号； brassinosteroid通过BRI1/BAK1激酶受体激活BES1/BZR1转录因子。受体特异性与信号保真度构成激素功能多样性的分子基石。

该综述通过整合经典理论与前沿发现，为植物激素研究提供系统化认知框架，同时为精准农业和合成生物学应用提供理论支撑。