胡海琳 徐黎 李曉旭 王晨璨 梅曼 丁文靜 趙媛媛

（1.北京林業(yè)大學生物科學與技術學院 林木遺傳育種全國重點實驗室，北京 100083；2.北京林業(yè)大學生物科學與技術學院，北京 100083；3.北京林業(yè)大學樹木與基因編輯研究院，北京 100083；4.北京林業(yè)大學林木育種與生態(tài)修復國家工程研究中心，北京 100083）

小肽激素是一種植物生長調節(jié)物質，即使在飛摩爾（fmol）級濃度下與特定的蛋白受體相互作用，調節(jié)細胞分裂與伸長、組織與器官分化、開花與結實、成熟與衰老等生理過程，協(xié)調植物的生長發(fā)育及響應脅迫環(huán)境［1］。隨著肽組學、基因組學、轉錄組學、遺傳學的發(fā)展，植物小肽激素的結構、分類、功能已有大量的研究。到目前為止，人們已鑒定出幾十個家族的小肽激素，大多數成熟小肽激素結構簡單，不具有成熟蛋白質的復雜空間結構［2］。已有的生化實驗和遺傳研究表明，小肽激素在植物體內以配體的形式與質膜表面相關受體激酶相互作用，進行細胞間信號轉導，調控植物根、莖、葉、花、果實的發(fā)育，以及響應病蟲害、干旱、鹽脅迫等逆境生理［3-7］。本文就小肽激素的結構、分類、生物功能及逆境生理等方面的研究進展進行了論述，并對研究前景進行了展望。

1 小肽激素的分類及鑒定

1991年，首次在植物中報道了第一個功能性小肽激素——系統(tǒng)素（systemin, SYS），其成熟肽鏈只有18個氨基酸，在調節(jié)番茄（Lycopersicon esculentumMill.）抗蟲的防御反應中具有重要的作用［8］。此后，隨著研究的深入，將存在于植物體內的含量很低、調控植物生長發(fā)育的5-100個氨基酸肽段，稱為小肽激素，又名“小分子信號肽”。小肽激素在不同植物中的同源基因結構域高度保守，這為研究小肽激素的功能提供了便利。本文對已報道的小肽激素的類型進行回顧與總結。

1.1 小肽激素的分類

1.1.1 根據來源分類 成熟小肽激素分子量大多數在20個氨基酸左右［9］。按來源將小肽激素劃分為兩大類（圖1）［10］：非前體衍生肽和前體衍生肽。非前體衍生肽直接從一個小的開放閱讀框（sORF）翻譯而來，不需要中間前體或進一步加工。根據編碼非前體衍生肽的sORF基因組位置可分為3種類型：（1）mRNA 5'端上游ORF編碼的肽；（2）microRNAs初級轉錄本（pri-miRNAs）中sORF編碼的肽；（3）其他轉錄本中非編碼的較長蛋白質（＞100 bp）中編碼的肽［11-12］。

圖1 小肽激素合成多樣性Fig.1 Diversity of small peptide hormone synthesis

前體衍生肽由前體蛋白加工而來，這類小肽一般N端有一段信號肽，指導其進一步加工至成熟小肽。前體蛋白又可分為功能性前體和非功能性前體［10］。功能性前體的前蛋白原、蛋白原或前蛋白具有明確的生物學功能，通過蛋白水解酶活性從前體中釋放出來，如大豆（Glycine max）中的Subtilase Peptide（Gm-SUBPEP）等［13-14］。非功能性前體的前蛋白原、蛋白原或前蛋白沒有明確的生物學功能，大多數來源于一個較長的前體［15］。

非功能性前體根據是否富含半胱氨酸（Cys）以及特定的翻譯后修飾，可以分為三類：（1）翻譯后修飾肽（PTM），非功能性前體經特定修飾后獲得生物活性。常見的修飾有脯氨酸（Pro）羥基化、羥脯氨酸阿拉伯糖基化和酪氨酸硫酸化（sTyr），這些修飾具有化學穩(wěn)定性和不可逆性，對于維持植物體內擴散過程至關重要。例如CLE（clavata 3/embryo surrounding region）家族、CIF（casprian strip integrity factor）家族等大多數小肽均為翻譯后修飾肽。迄今為止，已發(fā)現的植物翻譯后修飾肽中，除PSK（phytosulfokine）家族外，脯氨酸羥基化是普遍存在的一種修飾作用；（2）富含半胱氨酸（Cys）的小肽，含有2-16個Cys殘基的結構域，通過形成分子內二硫鍵影響小肽的三維結構和活性，如RALF（rapid alkalinization factor）小肽含有4個Cys殘基；（3）非富含半胱氨酸非翻譯后修飾的小肽（non-Cysrich/non-PTM），初級結構可以包含具有重要功能的氨基酸（如脯氨酸、甘氨酸、賴氨酸），主要從原蛋白中釋放，參與植物的防御反應，如SYS、PEPs（plant elicitor peptides）等［2,16-17］。

1.1.2 根據N端序列分類 根據N端序列的不同，植物小肽激素可分為非分泌型小肽和分泌型小肽。非分泌型小肽在胞內調控細胞的生命活動，也可從受傷的細胞中釋放到質外體直接激活植物的防御反應［18］。SYS是典型的非分泌型小肽，當植物遭受蟲害時，SYS從受傷細胞釋放，通過質外體途徑運送到未傷害部位，激活植物的抗蟲防御反應。分泌型小肽在胞內合成，通過自由擴散運輸至胞外，通過韌皮部或木質部運輸到其他部位發(fā)揮作用，進行細胞間的信號傳導，以調控胞外相鄰細胞的生命活動［19-20］。富含半胱氨酸的小肽和翻譯后修飾肽均為分泌型肽［18,21］，翻譯后修飾肽是最常見的小肽激素類型，通過改變靜電荷、親水性以及構象來改變多肽的理化性質，進而調控與受體的特異性結合。

1.2 小肽激素的鑒定

自SYS發(fā)現以來，PSK、CLE等多種小肽參與植物生長發(fā)育和環(huán)境適應被陸續(xù)報道。傳統(tǒng)的生化方法能夠鑒定到成熟小肽及其氨基酸序列，但小肽激素在植物體內含量極低，提取時技術難度大、費時費力、成本很高，如在鑒定SYS氨基酸組成時，利用傳統(tǒng)的生化方法和多步液相色譜分析僅從27 kg番茄提取出1 μg活性肽［22］。經典遺傳學方法能夠驗證小肽在植物中的生物學功能［23］，但對于小肽的鑒定效果并不理想，只鑒定到為數不多的小肽［2］。目前，科學家利用正向遺傳篩選方法僅鑒定到CLV3（CLAVATA3）［24］、IDA（INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION）［25］兩種小肽。因此，不論傳統(tǒng)的生化分析，還是經典的遺傳學方法，都無法實現小肽的精準鑒定及功能研究。

近幾年，新型的肽組學分析技術得到發(fā)展，結合色譜、高效液相色譜和液相色譜-串聯(lián)質譜連用（LC-MS/MS）等技術，一次鑒定出十幾甚至上百種小肽，且能夠鑒定小肽的翻譯后修飾類型［26-27］，大大提高了鑒定的通量，使得小肽鑒定實現了從傳統(tǒng)的“自下而上”到“自上而下”的跳躍。2014年，Chen等［28］在植物中建立了新型肽組學技術，成功從番茄葉片中鑒定到14個新的參與防御反應的信號肽。然而，由于沒有標準的小肽數據庫，假陽性率較高，且無法判斷其生物學活性［28］。在此基礎上，科學家綜合利用新型肽組學等生物信息學篩選、結合生化分析以及遺傳學驗證等方法，不僅克服了傳統(tǒng)生化分析技術成本高、技術難度大等問題，而且成功避免了基因豐度低和基因冗余帶來的障礙［2,23,29-30］，是目前研究植物小肽的精準鑒定及功能驗證的最好方法。Doblas等［23］利用比對單個前體多肽在C端附近保守結構域，通過翻譯后修飾和蛋白水解過程篩選出CIF基因，利用納米液相色譜和串聯(lián)質譜分析確定了CIF的保守結構域，觀察cif1 cif2雙突變體發(fā)現擬南芥（Arabidopsis thaliana）根凱氏帶發(fā)育不完整，外施CIF肽可彌補這一缺陷，確定CIF基因為調控凱氏帶完整發(fā)育的關鍵因子。Ohyama等［30］根據已知分泌小肽的原蛋白結構特征，結合生物信息學及質譜分析，鑒定到CEP1（C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE 1）參與側根的發(fā)育。

2 小肽激素調控植物的生長發(fā)育

小肽激素作為一種重要的信號分子，影響植物生長和發(fā)育的各個階段，它既可以進行細胞間的短距離通信，也可進行遠程信號傳遞。擬南芥中有超過1 000個基因編碼潛在的肽激素［31］，但只有極少數小肽激素的分子機制和生理功能被闡明。本文就近幾年人們較為關注的幾種小肽家族的結構、分子機制和生理功能進行了總結（表1）。

表1 小肽激素加工過程及功能Table 1 Processing and function of small peptide hormones

2.1 CLE家族

CLE（clavata 3/embryo surrounding region）家族是植物中最大的小肽家族之一，擬南芥中CLE家族至少有32個成員，水稻（Oryza sativa）中有83個，楊樹（PopulusL.）中有50個［34,54］。CLE家族屬于翻譯后修飾肽，前肽經水解加工成12-14個氨基酸的保守區(qū)域，再經脯氨酸羥基化和阿拉伯糖基化修飾后，形成成熟小肽發(fā)揮作用［55-56］。擬南芥中的32個CLE基因可以翻譯成27種不同的CLE，成熟CLE與受體結合，激活下游信號通路調控不同的生理活動［54］。

CLE在根、莖、維管組織、氣孔中均有表達，主要參與干細胞的增殖與分化。CLE家族成員CLV3負調控莖尖分生組織中心特異表達的WUS（Wuschel）基因，形成CLV3-WUS途徑，通過動態(tài)負反饋調節(jié)，維持干細胞的穩(wěn)態(tài)［38］；在莖尖分生組織區(qū)域表達的CLE16、CLE17、CLE27也是干細胞調控的候選因子［37］。此外，CLE家族在根尖分生組織區(qū)域中也有成員特異表達，例如CLV3能夠維持根尖分生組織的分生能力［36］，而CLE45與LRR-RLK（leucinerich repeat receptor-like kinase）受體家族成員BAM3（BARELY ANY MERISTEM 3）結合則抑制根初生韌皮部篩分子的分化［35］；CLV3和CLE25/26/45分別結合受體CLV1和BAM1/3，維持莖尖和根尖分生組織的穩(wěn)態(tài)［35-36］。

由CLE41/CLE44基因編碼的導管分化抑制因子（TRACHEARY ELEMENT DIFFERENTIATION INHIBITORY FACTOR, TDIF）在韌皮部細胞中表達，運輸到原形成層細胞與受體TDR/PXY（TDIF receptor/phloem inter-calated with xylem）結合，促進原形成層細胞的增殖，并抑制其分化成木質部篩管［37］。此外，近期研究發(fā)現，CLE42與CLE41/44存在功能冗余，能夠通過乙烯通路負調控葉片的衰老過程［57］。擬南芥中CLE12、CLE26、CLE45等CLE家族的小肽參與不同部位的維管組織形成過程，從而調控根中木質部的發(fā)育［35,58］。CLE9/10通過與BAM1-LRR-RLKs受體結合，抑制木質部前體細胞的平周分裂［59］；二者還在氣孔細胞中表達，通過與LRR受體激酶HSL1（HAESA-LIKE 1）、SERK1形成三元復合物，通過脫落酸（ABA）、H2O2、NO介導的方式調控氣孔關閉［39］。

2.2 PSK家族

植物磺化肽激素（phytosulfokine, PSK）是在植物中普遍存在的具有生物活性的硫酸化肽，屬于翻譯后修飾肽。1996年，Matsubayashi從蘆筍中發(fā)現了二硫化五肽PSK-α，常說的PSK泛指PSK -α［60］。PSK-α前體的一級結構是由小基因家族編碼的80-120個氨基酸，C端具有氨基酸保守序列YIYTQ，其結構保守性很差［61-62］。前體的二級結構由一級序列折疊成3個α螺旋，該結構相對保守［62］。PSK-α前體在質外體硫酸化，保守序列的兩個酪氨酸側鏈硫酸化可使其生物活性提高約1 000倍［63］。

擬南芥PSK受體是定位在質膜上的LRR-RLK X亞家族成員AtPSKR1和AtPSKR2，二者具有一個胞外結構域和一個C端胞內激酶結構域的跨膜蛋白，識別PSK的兩個sTyr位點［64-66］。擬南芥AtPSKR1受體的激酶結構域具有自磷酸化和轉磷酸化活性。在激酶亞結構域IX中有一個指定的鳥苷酸環(huán)化酶（GC）催化中心，是鈣調蛋白（CaM）結合位點，具有絲氨酸/蘇氨酸激酶和鳥苷酸環(huán)化酶活性，確定CAM誘導的磷酸化如何影響下游生長信號通路將是一個挑戰(zhàn)［64,67］。

擬南芥中有5個基因編碼PSK，其中AtPSK1只在根中特異表達，而其他基因在根和莖中都有表達［63,68］。PSK前體基因或PSK肽過量表達的陽性植株中，細胞壁松弛或原生質體擴張，根、下胚軸和葉片的生長速率明顯加快，表明PSK在誘導細胞伸長中發(fā)揮重要作用［69-71］。除此之外，PSK信號還可促進多種發(fā)育過程，包括花粉管生長、體細胞胚胎發(fā)生、體外再生能力和豆科結瘤，并以拮抗的方式調節(jié)生物營養(yǎng)和壞死病原體的免疫反應［44,72-73］。

2019年，PSK-γ在大豆中被鑒定，是PSK-α的類似物，誘導胚細胞擴增，促進了營養(yǎng)器官和種子的生長［46］。2022年，PSK-δ及其前體蛋白在豆科植物根瘤中被發(fā)現，增加了豆科植物的根瘤菌數量，也顯著促進了共生結瘤［47］。

2.3 RALFs家族

2001年，Pearce等［49］在煙草中發(fā)現能快速升高培養(yǎng)基pH值的快速堿化因子（rapid alkalinization factor, RALF）。RALF是植物中廣泛存在的富含半胱氨酸的多肽，包含4個保守的半胱氨酸殘基，形成2個二硫鍵指導RALFs正確折疊［49,74］。成熟RALFs N端上游是一對精氨酸殘基，它不僅作為肽加工酶的切割位點，還參與協(xié)調免疫反應［75］；下游YISY基序是RALFs與受體結合所必需的序列［50］。RALFs C端GASYY和C端RCRR（S）基序可能在穩(wěn)定肽結構或肽之間的相互結合中發(fā)揮作用［76］。

長春花類受體激酶家族（Catharanthus roseusreceptor-like kinase 1-like, CrRLK1L）能夠特異識別RALFs［77-78］。RALF1與CrRLK1L家族FER（FERRONIA）結合抑制植物側根的發(fā)育［10］，與BAK1結合抑制根生長和細胞伸長［10,79］。在中柱鞘細胞特異表達的RALF34直接與CrRLK1L家族THE1結合，從而調控側根發(fā)育的過程［51,80］。此外，RALFs家族也參與調控植物的生殖發(fā)育過程。在花粉中特異表達的RALF4、RALF19與ANX1/2（ANXUR1/2）-BUPS1/2（Buddha's paper seal l/2）復合體相互作用，共同調控花粉管的生長和完整性；當花粉管生長至胚囊時，RALF34還與RALF4、RALF19競爭與ANX1/2-BUPS1/2復合體結合，使花粉管破裂釋放精子完成雙受精過程［53,81］。

2.4 CIF家族

2017年，Geldner團隊與Matsubayashi團隊均鑒定出參與調控凱氏帶完整性的小肽激素——凱氏帶完整性因子（Casprian strip integrity factor,CIF）［5,23］。迄今為止，在擬南芥基因組中共發(fā)現5個CIF基因——CIF1、CIF2、CIF3、CIF4、TWS1，都為翻譯后修飾肽，且受體為LRR-RLK亞家族XI成員SGN3/GSO1（GASSHO1/SCHENGEN3）［40,82］。

成熟CIF1、CIF2的蛋白序列相似性很高，具有21個氨基酸殘基，且都位于前體高度保守的C端，有一個sTyr位點和兩個脯氨酸羥基化位點［5］。CIF1、CIF2的酪氨酸硫酸化位點與受體SGN3/GSO1的結合具有高度親和力，但非硫酸化的CIF與SGN3/GSO1的結合親和力較低［5］。SGN3/GSO1-CIF2復合物晶體結構顯示完全伸展的CIF主鏈與SGN3/GSO1受體的LRR重復序列相互作用，使SGN3/GSO1和CIF2之間的結合更牢固，在植物體內構成受體/肽信號通路，即SGN通路［40,82］。在維管束中形成的CIF1、CIF2經TPSTs（tyrosylprotein sulfotransferase）硫酸化后轉運至內皮層細胞，與SGN3/GSO1和SERK（somatic embryogenesis receptor kinase）家族蛋白受體復合物結合，然后質膜錨定激酶蛋白SGN1將受體-肽復合物的信號傳遞給RBOHF（respiratory burst oxidase homolog F），使細胞在質外體產生H2O2，過氧化物酶分解H2O2驅動凱氏帶木質素的合成［23,82］。當凱氏帶屏障完全形成后，CIF的運輸受到阻滯，SGN通路被切斷，木質素停止合成［23,83］。此外，SGN通路還參與調控CASP結構域建立、木栓質合成等過程［83］。

CIF3、CIF4與CIF1、CIF2的核心區(qū)域有較弱的同源性，表明CIF3、CIF4的前體兩端被加工過。雖然受體SGN3/GSO1與CIF1-4具有高結合親和力，但研究發(fā)現CIF3能被SGN3/GSO1的同源受體GSO2（GASSHO 2）特異性地識別［82］。近期，Truskina等［41］觀察gso1 gso2、cif3 cif4、tpst-1突變體不同時期的花藥發(fā)現，其花藥黏連，進一步研究發(fā)現定位在中間層的GSO1、GSO2受體與在絨氈層表達的CIF3、CIF4是絨氈層發(fā)育及花粉壁形成過程中的關鍵因子。值得注意的是，CIF3、CIF4在硫酸化后能夠被枯草桿菌素絲氨酸蛋白酶SBT5.4加工除去C端延伸，再擴散到中間層激活由GSO介導的信號轉導［41］。

CIF家族的另一成員TWS1（TWISTED SEED 1）在胚中表達，與CIF1的核心區(qū)域序列相似性較弱，其前體通過角質層屏障，在胚乳中經ALE1肽酶直接加工C端，加工后的TWS1重新進入胚中與SGN3/GSO1和GSO2受體結合，建立了胚胎表皮形成過程中細胞間的聯(lián)系［84］。目前為止，對植物體內CIF肽加工和修飾相關的報道仍相對較少，有待于進一步的深入研究。

此外，還有多種類型的植物小肽激素在調控植物生長發(fā)育方面發(fā)揮了重要作用。例如RGF（ROOT MERISTEM GROWTH FACTOR）/GLV（GOLVEN）/CLEL（CLE-LIKE），可調控維管形成層分化以及根的生長分化［29］；CEP3（C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE 3）、CEP5（C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE 5）、IDA等小肽參與植物側根的發(fā)育［85］；EPF（EPIDERMAL PATTERNING FACTOR）及EPFL（EPF-Like）在調控氣孔發(fā)育方面發(fā)揮重要的作用［10］。多類小肽也參與植物的生殖發(fā)育，例如SP11/SCR（S locus protein 11/S locus cysteine-rich）在花藥中特異表達，與受體SRK（S locus receptor kinase）結合抑制花粉的水合過程，誘導花粉自交不親和［86］；LUREs、EALs、PCYs等對花粉的導向具有重要作用［10］；ECA1s參與精卵融合過程［87］；PCP-Bs（POLLEN COAT PROTEIN B-class peptides）參與花的授粉過程［88］。小肽作為植物多肽類激素，具有很好的研究潛能和廣闊的應用前景。

3 小肽激素響應植物的逆境脅迫

小肽激素不僅在植物維持正常生長發(fā)育方面發(fā)揮了重要作用，還能夠在逆境生理方面發(fā)揮重要的作用，本文重點對其如何調控植物的逆境生理進行了總結。

3.1 SYS參與植物的抗蟲機制

系統(tǒng)素（SYS）是一種抑制食草性昆蟲和哺乳動物消化的蛋白酶，在受傷番茄葉片提取物中發(fā)現，隨后從茄科其他亞族中也分離出了SYS［8,32］。SYS是非富含半胱氨酸非翻譯后修飾肽，由約200個氨基酸組成的系統(tǒng)素前體水解而來。系統(tǒng)素前體是一種本征無序蛋白，其結構靈活多變，水解后產生不同結構狀態(tài)的SYS，與多種分子選擇性作用，整合不同的信號通路，協(xié)調傷口/病原體信號的傳導［89-90］。然而，到目前為止，有關系統(tǒng)素前體如何水解釋放系統(tǒng)素的相關機理知之甚少，仍需進一步的研究［19］。

系統(tǒng)素前體誘導了多種信號通路，從而保護番茄免受植食性昆蟲、植物病原真菌和鹽脅迫等的影響［19,91］。2018年，Felix團隊研究表明，SYS是一種脅迫傳遞信號，可被質膜上的LRR-RLK受體SYR1（SYS RECEPTOR 1）識別［92］。SYS信號途徑與胞內信號耦聯(lián)，如Ca2+內流、H+內流和K+外流，使質膜去極化，快速激活MAPK（mitogen-activated protein kinase）級聯(lián)反應。MAPK級聯(lián)反應促進了茉莉素（jasmonate, JA）合成和過氧化物酶體的活性，并在細胞質中轉化為JA-Ile，JA-Ile和乙烯促進防御相關基因的表達［33,93］。此外，當葉片遭受病原體入侵或機械傷害后，SYS不僅會啟動植物體內的系統(tǒng)防御反應，還會釋放綠葉揮發(fā)物，通過空氣擴散激活鄰近的、未受傷害的植物的防御反應［94］。

3.2 CLE調控植物的干旱脅迫

研究發(fā)現擬南芥CLE家族27個成員能誘導NCED（NINECIS-EPOXYCAROTENOID DIOXYGENASE）酶表達，激活ABA的合成，從而調控植物應對干旱、冷或鹽脅迫等逆境環(huán)境。在低濃度的CLE小肽激素處理過程中，只有CLE25可以誘導NCED3的表達。干旱脅迫條件下，CLE25在根中表達量顯著升高并運至葉片，與BAM1（BARELY ANY MERISTEM 1）、BAM3（BARELY ANY MERISTEM 3）受體結合，促進了NCED3表達上調，使ABA含量升高并誘導氣孔關閉，從而實現了植物對缺水環(huán)境的響應［95］。擬南芥CLE25能夠從根到葉片運輸是CLE肽的一種罕見的長距離轉運，但并不是所有的CLE都可以長距離運輸，CLV3就只能在幾層細胞之間穿梭［95］。轉錄組數據分析顯示，CLE1、CLE7、CLV3等許多CLE基因能夠參與植物缺氮、缺磷、與細菌的相互作用等過程，然而，關于CLE信號通路與環(huán)境信號通路之間關系的研究仍處于起步階段［37］。

3.3 RALFs響應植物的免疫反應、鹽脅迫

經RALF23肽處理的野生型擬南芥或AtRALF23基因過表達的陽性植株，抑制了其體內的免疫應答反應［48］。因此，AtRALF23是免疫應答的負調控因子。此外，擬南芥fer突變體對病原體表現出超敏表型，深入研究發(fā)現，AtRALF23-FER可以作為一個與病原體相關的分子模式的蛋白支架，或者通過抑制茉莉素信號通路，協(xié)同調控植物的免疫反應［48,96］。此外，RALF8是擬南芥植株缺水和線蟲脅迫時轉錄上調的基因之一，表明RALF-FER信號通路參與調控植物的先天免疫反應［75,97］。研究表明RALF1與FER受體結合，能夠誘導氣孔關閉，從而參與調控植物的免疫應答過程。AGB1是擬南芥基因組中唯一編碼G蛋白β亞基的基因，能夠與FER相互作用參與ABA介導的氣孔運動［98］。fer和agb1突變體在高鹽條件下氣孔和根系表現出脅迫響應狀態(tài)，雙突變體表現出對鹽脅迫更為敏感的超敏表型；當用高鹽與RALF1肽同時處理植株時，也表現出超敏表型，表明RALF在氣孔開放和鹽脅迫逆境生理中發(fā)揮重要的作用，RALF-FER信號通路和AGB1蛋白都參與了ABA介導的鹽脅迫響應過程［98］。

3.4 PSK參與植物的應激防御機制

PSK信號通路能夠調控植物對壞死性病原菌的防御反應。當番茄感染灰霉病菌后，PSK與PSKR1受體結合，胞內Ca2+濃度升高，生長素信號通路激活，番茄的免疫能力顯著提高［99］。幼苗中，PSK信號通路增強了病原體相關防御基因的表達，然而在成熟植物中，PSK信號通路反而將降低了防御基因表達，減弱了對植物病原細菌Pseudomonas syringaepv.tomatoDC3000和尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）的響應［100］。當PSK促進防御基因（如茉莉酸依賴的防御基因）表達時，即使在沒有病原體的情況下，也可以觀察到其基礎活性［101］。在百日草（Zinnia elagans）中葉肉細胞再分化的初始階段，PSK能夠抑制相關應激基因的表達，實現了葉肉細胞從傷害反應向發(fā)育分化的轉化，表明PSK有助于在應激條件下（如創(chuàng)傷、離體培養(yǎng)或熱應激）分生組織的形成和維持［102］。此外，干旱脅迫下，Phyt2（Phytaspase 2）在花梗和維管系統(tǒng)脫落區(qū)附近特異性表達，并對PSK前體進行加工，形成成熟的PSK，PSK誘導細胞壁水解酶在離層表達，加速花和果實的脫落［35］。Stührwohldt等［45］發(fā)現PSK1前體的表達升高后，經類枯草絲氨酸蛋白酶SBT3.8修飾，形成成熟的PSK，能夠提高擬南芥的耐旱性。

此外，植物中還存在其他類型的小肽激素調控植物的逆境脅迫。水稻中富含半胱氨酸的肽DT11（DROUGHT TOLERANCE 11）過表達植株中水分流失顯著減少、氣孔密度增加，ABA表達量明顯提高，表明DT11介導的ABA信號途徑增強了水稻的耐旱性［103］。據報道，植物誘導肽PEP3與受體PEPR1（PEP Receptor 1）結合，能夠提高植株的鹽脅迫耐受性［104］，與之不同的是，CAPE1（CAP-derived peptide 1）對植物響應鹽脅迫有負調控作用［105］。此外，小肽通過與病原體的直接相互作用或與受體結合，經下游信號傳導調控植物的免疫反應，CEP、DVL1（DEVIL 1）等可調控植物與細菌的共生關系［19］。

4 展望

小肽激素在植物體內廣泛存在，一般為5-100個氨基酸殘基的小分子肽段，其加工、肽鏈折疊方式、氨基酸修飾、功能等具有多樣性。植物小肽激素數量多、來源及加工成熟機制復雜、生物學功能驗證難度很高。隨著新型肽組學等生物分析技術的飛速發(fā)展，結合分子生物學、遺傳學、生化分析等方法，不僅可以有效鑒定小肽，還可以驗證小肽的生物學功能。此外，亟需構建標準的植物小肽數據庫，這樣在鑒定到新的小肽時，僅僅通過比對數據庫，就可得知小肽的結構、生物學功能等信息。

小肽激素作為一種信號分子，不僅調控植物細胞增殖、組織分化、器官形成、生殖發(fā)育、成熟與衰老等生理過程，而且響應植物應對病蟲害、干旱、冷害、鹽脅迫等逆境脅迫（圖2）。但有關小肽的許多科學問題仍然沒有被破解：某些小肽的生物學功能是什么？小肽之間是否存在功能冗余？配體-受體信號通路上下游之間存在怎樣的信號傳遞？

圖2 植物小肽激素的生物學功能Fig.2 Biological functions of plant small peptide hormones

總之，植物小肽激素是一個新興的、極具前景的研究領域，我們對植物肽的研究還處于初級階段，尋求更簡便、更精確、更快速的鑒定及功能驗證方法是亟待解決的問題，構建標準的植物小肽數據庫是一個極具挑戰(zhàn)與發(fā)展前景的研究領域，同時也為植物小肽的研究提供了更大的契機。根據現有的研究推測，植物小肽激素在農業(yè)生產、食品工業(yè)、育種和醫(yī)藥領域等具有巨大的潛在應用價值［106］。相信未來植物小肽激素可實現量化生產，從而作為肥料調控植物的生長，提高植物對病蟲害的免疫能力及產量，解決實際的生活生產問題，為我們提供極大的便利。