基礎(chǔ)特性與合成

結(jié)構(gòu)與存在形式：由半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸組成的三肽硫醇分子，有還原型（GSH，關(guān)鍵 ROS 清除劑）和氧化型（GSSG）兩種形式，正常條件下 GSH 占比更高，GSH/GSSG 比值可判斷細(xì)胞毒性。

合成機(jī)制：分兩步 ATP 依賴反應(yīng)，第一步由谷氨酸 - 半胱氨酸連接酶（GCL）催化谷氨酸與半胱氨酸生成 γ- 谷氨酰半胱氨酸，第二步由谷胱甘肽合成酶（GS）催化添加甘氨酸生成 GSH；合成受 GCL 和 GS 調(diào)控，且在植物中存在區(qū)室化（葉綠體、細(xì)胞質(zhì)、線粒體等），擬南芥中 GCL 和 GS 由同一基因編碼（不同起始位點(diǎn)）。

抗氧化功能

抗氧化作用：可清除過氧化氫（H?O?）、脂質(zhì)過氧化物、甲基乙二醛及農(nóng)藥等，通過谷胱甘肽化保護(hù)蛋白質(zhì)免受氧化應(yīng)激損傷；參與抗壞血酸 - 谷胱甘肽（AsA-GSH）循環(huán)，將脫氫抗壞血酸（DHA）還原為抗壞血酸（AsA）。

對脅迫的響應(yīng)：非生物脅迫下，GSH 含量和 GSH/GSSG 比值會(huì)變化，如玉米低溫脅迫下總 GSH 濃度升高是合成速率加快導(dǎo)致，小麥抗逆雜交種在高溫、低溫和滲透脅迫下 GSH 及羥甲基谷胱甘肽（hmGSH）生成量更高。

GSH 在不同非生物脅迫中的作用

氧化脅迫：作為主要抗氧化劑維持 redox 穩(wěn)態(tài)，GSH 還原酶維持高 GSH/GSSG 比值，保障蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能，葉綠體中 GSH redox 狀態(tài)與質(zhì)體醌庫協(xié)同調(diào)控 redox 信號。

高溫脅迫：外源 GSH 通過誘導(dǎo)抗氧化酶活性、清除 ROS 提升植物耐熱性，如玉米幼苗經(jīng) 40℃處理后總 GSH 含量和 GSH/GSSG 比值升高，蘋果 peel 經(jīng)高溫和強(qiáng)光照射后內(nèi)源 GSH 含量增加以增強(qiáng)耐熱性。

低溫脅迫：外源 GSH 可降低脂質(zhì)過氧化和電解質(zhì)滲漏，如水稻噴施 0.5mM GSH 后，與未處理低溫脅迫植株相比，苗和根更長、鮮重更高、內(nèi)源 GSH 水平更高；番茄品種 Pusa Sheetal 經(jīng) GSH 處理后低溫耐受性提升。

鹽脅迫：GSH 可改善植物生長、提升水分利用效率（WUE）和抗氧化酶活性，如辣椒噴施 0.4 和 0.8mM GSH 后，WUE、地上部和根部鮮干重及滲透調(diào)節(jié)劑濃度均提高；多種植物（水稻、煙草等）鹽脅迫下存在 redox 失衡，GSH 通過調(diào)控相關(guān)基因（如 GST、GPX）維持 redox 狀態(tài)。

重金屬脅迫：GSH 可螯合重金屬離子（如 Cd2?），并促進(jìn)植物螯合素（PC）合成（PC 可直接整合 Cd2?），還能輔助 ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡；小麥?zhǔn)?Cd 脅迫時(shí)，外源 GSH 可提高內(nèi)源 GSH 和光合色素水平，降低氧化損傷。

干旱脅迫：外源 GSH 可提升光合速率、葉綠素含量和抗氧化酶活性，如綠豆經(jīng) GSH 處理后，乙二醛酶活性和抗氧化系統(tǒng)增強(qiáng)，干旱誘導(dǎo)的氧化損傷降低；擬南芥過表達(dá) GST 可通過維持 GSH 庫提高耐旱性，GSH 還能增加 ABA 含量以調(diào)節(jié)氣孔開度。

與植物激素的相互作用

關(guān)鍵激素協(xié)同作用：脫落酸（ABA）、水楊酸（SA）、乙烯（ET）、茉莉酸（JA）等激素與 GSH 存在交互作用。如 SA 可通過 NPR1 蛋白調(diào)控 GSH 水平，增強(qiáng)植物抗逆性；JA 能上調(diào) GSH 合成和再利用相關(guān)基因表達(dá)，提升 GSH 合成能力以應(yīng)對氧化脅迫；ET 信號通路參與 GSH 介導(dǎo)的鹽和重金屬脅迫耐受，擬南芥 ET 信號突變體（EIN2）中 GSH 無法提升抗逆性。

轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控：植物激素對 GSH 的轉(zhuǎn)錄調(diào)控尚不明確，但 GSH 作用需部分激素參與，如轉(zhuǎn)基因擬南芥（AtECS1）中 GSH 含量提升，SA 介導(dǎo)的 PR 基因表達(dá)增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Rai G K, Kumar P, Choudhary S M, et al. Antioxidant potential of glutathione and crosstalk with phytohormones in enhancing abiotic stress tolerance in crop plants[J]. Plants, 2023, 12(5): 1133.

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