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重磅综述 | 引用573篇文献，近70年来植物激素研究进展

来源：花匠小妙招时间：2025-05-04 22:30

《 中国科学：生命科学》中文版发表由黎家和 李传友联合发表的题为“ 新中国成立70周年来植物激素研究进展”的综述性论文，本文主要总结了我国科学家在生长素、细胞分裂素、油菜素甾醇、赤霉素、乙烯、脱落酸、茉莉素、水杨酸、独脚金内酯及多肽激素研究中取得的重要进展, 以此来启发并激励我国年轻一代植物学家能在植物激素研究中取得更多具有原始创新性的研究成果.

本文较为全面地总结了我国在生长素、细胞分裂素、油菜素甾醇、赤霉素、乙烯、脱落酸、茉莉素、水杨酸、独脚金内酯及多肽激素的合成代谢、信号转导及生物学效应等方面的研究成果. 主要内容如下：

引言

植物激素是指植物通过自身代谢产生的、在很低浓度下就能产生明显生理效应的一些有机信号分子. 植物激素可以在合成部位发挥功能, 或者经维管系统运输到距合成部位相对较远的组织中起作用. 目前已研究较深入的植物激素主要包括生长素(auxins)、细胞分裂素(cytokinins)、赤霉素(gibberellin, GA)、脱落酸(abscisic acid, ABA)、乙烯(ethylene)、油菜素甾醇(brassinosteroids, BRs)、茉莉素(jasmonate, JA)、水杨酸(salicylic acid, SA)、独脚金内酯(strigolactones, SLs)及近年来越来越被广泛关注的多肽激素. 其他植物生长调节物质如多胺、一氧化氮、karrikins等由于其合成或感知途径尚不完全了解, 是否能将其列入植物激素仍存在一定争议.

植物激素调控植物生长发育及环境适应的各个过程, 它们既相互独立又协同调控植物种子萌发、营养生长、生殖生长、胚胎发育、种子成熟和休眠等生长发育过程以及生长周期中对生物与非生物环境胁迫的适应. 植物激素自发现以来, 已广泛应用于农业生产等领域, 产生了巨大的社会经济效益. 20世纪60年代以推广半矮秆水稻及小麦品种为代表的“绿色革命”, 极大地提高了主要粮食作物的产量, 在全世界范围内有效地缓解了因人口增长过速而带来的粮食安全危机. 随着分子生物学的发展, 人们逐渐认识到, 第一次“绿色革命”中培育的半矮秆农作物与一类植物激素——赤霉素密切相关.

我国植物激素研究起步较早, 早在20世纪30~40年代, 李继桐、罗宗洛、崔澂和罗士韦等人就已经开始了将植物激素应用于组织培养等方面的研究, 并为我国培养了一大批优秀的植物组织培养及植物激素研究相关领域的科研人才. 新中国成立后至20世纪80年代末, 我国科学家对主要粮食及经济作物的组织培养进行了较为系统的研究, 探索了植物激素尤其是生长素和细胞分裂素在植物愈伤组织诱导及体细胞胚胎发生等过程中的调控作用, 许多研究成果处于国际先进水平. 受当时研究技术手段及分子生物学发展的限制, 对植物激素调控体细胞胚胎发生及植物生长发育的分子机理无法深入开展. 自20世纪90年代以来, 随着分子遗传学的发展及一大批具有海外留学经历的中青年科学家回国服务, 中国已经具备一支具有国际竞争力的植物激素研究队伍, 在植物激素的合成代谢、转运及信号转导等领域取得了一系列突破性的研究成果. 2006年, 以“植物激素与绿色革命”为主题的第286次香山科学会议上, 中国植物激素研究领域相关科学家达成系列共识: (ⅰ) 把我国植物激素研究队伍合理组织起来, 紧密围绕国家粮食安全和技术科学前沿两方面的需求, 加强协作, 联合攻关. (ⅱ) 建立健全植物激素定量分析平台. (ⅲ) 集中我国植物激素科研力量解决本领域两个重大科学问题: 植物激素代谢调控、信号转导及相互作用的分子基础及其生物学效应; 激素调控植(作)物生长发育及产量性状形成的分子基础. 2007年, 国家自然科学基金委启动了“植物激素作用的分子机理”重大研究计划项目, 目标瞄准促进我国植物激素研究的跨越式发展. 在该项目与其他相关项目的支持下, 我国植物激素研究领域实现了跨越式发展: 发现了多条激素代谢和信号转导新途径; 揭示了包括茉莉素、独脚金内酯及多肽激素在内的多种激素受体. 我国学者在多种激素及人工合成的生长调节物质, 甚至除草剂的代谢和信号转导机理研究中均做出了许多重要的创新性工作, 奠定了我国在植物激素研究领域的国际先进地位. 2013年, 第21届国际植物生长物质会议在中国上海召开; 2017年, 第19届国际植物学大会在中国深圳召开; 2007年和2019年, 国际拟南芥研究大会分别在中国北京及中国武汉召开. 这些具有重要国际影响力的会议在中国的成功举办, 从侧面体现了我国科学家在植物激素及植物学研究领域日益增强的国际影响力.

我国科学家曾经编写过多部植物激素方面的专著, 如罗士韦编著的《植物激素》(1963), 李宗霆和周燮编著的《植物激素及其免疫检测技术》(1996), 周燮编著的《新发现的植物激素》(2010), 许智宏和薛红卫编著的《植物激素作用的分子机理》(2012)及李家洋、李传友等编著的《Hormone Metabolism and Signaling in Plants》(2017)等, 但这些著作并非专门介绍我国科学家对植物激素领域的研究贡献. 值此新中国成立70周年之际, 本文总结过去70年我国科学家在植物激素研究领域取得的丰硕成果, 致敬先贤, 献礼祖国, 亦激励年轻一代植物科学家做出更多能引领国际植物激素研究方向的原始创新成果. 本文较为全面地总结了我国在生长素、细胞分裂素、油菜素甾醇、赤霉素、乙烯、脱落酸、茉莉素、水杨酸、独脚金内酯及多肽激素的合成代谢、信号转导及生物学效应等方面的研究成果. 在查阅文献过程中, 可能部分文献无法通过植物激素相关关键词检索到, 或部分中文文献因各种原因无法找到原文, 遗漏与不足之处望广大读者批评指正.

由于篇幅限制，我们将文章目录整理出来，如对其中某部分感兴趣，可打开文末链接查看全文。

1 生长素1.1 生长素的合成和代谢1.2 生长素的极性运输1.3 生长素的信号转导1.4 生长素生物学功能的研究1.5 生长素与其他激素之间的相互作用

2 细胞分裂素2.1 细胞分裂素的合成及代谢调控2.2 细胞分裂素的信号感知及传导2.3 细胞分裂素的生物学功能研究

3 油菜素甾醇3.1 BR的信号转导3.2 BR的稳态调控3.3 BR的生理功能

4 赤霉素4.1 赤霉素的合成、代谢及其调控4.2 赤霉素的信号转导及其调控的生物学过程

5 乙烯5.1 乙烯合成与信号转导5.2 乙烯调控植物生长发育5.3 乙烯调控果实成熟、叶片衰老与物质代谢5.4 乙烯调控植物抗性5.5 乙烯与其他激素协同调控植物发育与抗性

6 脱落酸(ABA)6.1 ABA合成与信号感知6.2 ABA的信号转导6.3 ABA调控非生物胁迫6.4 ABA调控种子休眠、萌发和幼苗早期发育6.5 ABA调控果实发育6.6 ABA调控叶片衰老6.7 ABA与其他激素的协同/拮抗作用6.8 ABA调控气孔运动

7 茉莉素7.1 茉莉素的生物合成及信号感知7.2 茉莉素调控生物胁迫引起的植物抗性7.3 茉莉素调控非生物胁迫引起的抗性7.4 茉莉素调控根发育7.5 茉莉素调控花器官发育7.6 茉莉素调控植物开花时间7.7 茉莉素调控植物衰老7.8 茉莉素调控表皮毛形成7.9 茉莉素调控顶端弯钩的形成7.10 茉莉素调控植物其他发育进程7.11 茉莉素与植物次生代谢物生物合成

8 水杨酸8.1 水杨酸合成与信号转导8.2 水杨酸调控植物抗性8.3 水杨酸调控植物生长发育8.4 水杨酸与其他信号途径的协同作用

9 独脚金内酯9.1 独脚金内酯的生物合成9.2 独脚金内酯信号感知9.3 独脚金内酯信号传导9.4 独脚金内酯对植物适应环境的影响

10 多肽激素10.1 CLV3及CLEs多肽的功能研究10.2 TDIF多肽调控植物维管发育的机理研究10.3 PEP多肽调控植物免疫反应的机理研究10.4 LUREs多肽诱导植物花粉管生长的信号机理研究10.5 PSK调控植物发育及抗病反应的信号传递机理10.6 RGF/GLV/CLEL调控植物根尖分生区发育的信号感知10.7 RALFs调控植物逆境响应及花粉管发育的机理研究10.8 EPF调节植物气孔发育的机理研究10.9 IDA调控植物侧根发生的分子机理

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http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSV/doi/10.1360/SSV-2019-0197?slug=fulltext

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