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一、概述
L-脯氨酸简称脯氨酸（proline，Pro），是植物体内重要的渗透调节物质，具有水溶性、水势高和分子量小等特点。研究表明，几乎所有的生物和非生物胁迫（低温、高温、高盐、干旱和病虫害等）都会造成植物体内 Pro 含量的增加，从而在稳定细胞蛋白结构、降低细胞酸性、清除活性氧等方面发挥重要作用，降低逆境胁迫对植物造成的伤害，维持植物正常生长发育。Pro 在植物体内的积累主要是由于 Pro 合成增加、降解减少、利用率下降或蛋白水解引起，且 Pro 积累水平因植物种类不同而异，待逆境胁迫解除后，Pro 会迅速被分解利用，参与叶绿素等物质的合成，以帮助植物快速恢复生长。但也有研究表明，Pro 降解过程中会产生有毒物质，使植物体内酶活性降低或完全丧失。此外，正常环境条件下若植物体内 Pro 积累过多会导致代谢失衡，抑制植物的生长发育，且抑制过程通常与线粒体中活性氧（ROS）代谢失衡导致细胞程序性死亡有关。近年来研究表明，Pro 除了在植物渗透调节、自由基清除、逆境胁迫信号物质等方面起着重要作用，同时还参与植物开花及胚胎发育、作为第二信使参与导致应激耐受的信号转导途径等过程。此外由于 Pro 与植物抗逆性存在紧密联系，因此一定程度上可作为筛选植物品种抗逆能力强弱的指标之一。
二、服务列表
| 可测指标 | 检测方法 | 样品 | 询价 |
|---|---|---|---|
| 脯氨酸 | 茚三酮比色法 | 鲜样 | |
| 陌凡脯氨酸（PRO）试剂盒测定 |
三、Pro在植物体内的合成与降解途径
Pro 的合成一般在叶绿体和细胞质中进行，其合成途径主要有两条——谷氨酸途径和鸟氨酸途径，两条途径的主要区别在于初始底物不同，分别为谷氨酸（Glutamate，Glu）和鸟氨酸（Ornithine，Orn）。Glu 途径主要负责胁迫条件下 Pro 的积累，而 Orn 途径主要在氮充足条件下起作用，不参与胁迫情况下 Pro 的积累。Pro 的降解途径一般发生在线粒体中，其降解过程就是 Pro 合成的逆反应过程。Pro 经脯氨酸脱氢酶（PDH）催化，降解成 P5C，随后 P5C 自发变成 GSA，最后 GSA 由吡咯啉-5-羧酸脱氢酶（P5CDH）催化降解成 Glu。
四、逆境胁迫下植物脯氨酸积累的生物学功能
研究表明，植物在遭受逆境胁迫时体内会大量积累 Pro，从而提高植物对逆境胁迫的适应能力。首先 Pro 作为重要的渗透调节物质，在降低植物细胞水势，增强植物吸水和保水能力，从而在保护细胞渗透平衡和亚细胞结构稳定方面具有重要作用；其次 Pro 作为抗氧化剂，可清除植物体内过多的阴离子自由基（O2-·）、羟自由基（·OH）等 ROS，且具有多种清除机制，从而在调控植物细胞 ROS 平衡方面发挥重要作用；此外，Pro 还可作为能量库，每氧化 1 分子 Pro 可产生30 分子 ATP，从而为逆境胁迫后植物恢复生长提供能量。
五、逆境胁迫下植物脯氨酸过度积累所产生的生理毒性
虽然植物在逆境胁迫下积累 Pro 能够增强抗逆能力，但超过一定阈值后会表现出明显的毒害效应。前人研究发现使用浓度大于 10 mmol/L 的 Pro 对拟南芥和番茄幼苗进行处理后，其叶绿体结构均被破坏，进而生长发育受到抑制。这可能是因为植物细胞积累大量 Pro 后，其代谢过程中不断向线粒体呼吸链输送电子，导致呼吸链电子超载而外渗，从而产生大量 ROS 破环蛋白质等生物大分子的结构。同时也有研究表明增加外源葡萄糖溶液可导致植物内部Pro 浓度变化，从而改变 Pro 毒性强度，且 P5C 是 Pro 诱导细胞死亡的效应器。