三肽硫醇分子谷胱甘肽（GSH）的氨基酸組成包括半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸，是植物中常見且廣泛存在的抗氧化劑，作為自由基的清除劑在應激反應中發揮著重要作用。活性氧（ROS）是一組高活性分子，被認為是需氧生物不可避免的代謝產物，在正常生理條件下以較低且相對穩定的量存在。氧化應激的發生是由于活性氧積累增加或由于產量增加和/或解毒不足。植物已經進化出特定的途徑和分子來保護細胞免受ROS毒性。GSH 是最關鍵的成分之一，普遍存在，存在于不同的亞細胞區室中，相對豐富，并參與多種細胞事件，從 DNA 和蛋白質的合成到細胞防御。

GSH 有兩種形式：(1) 還原形式 (GSH)，被認為是最重要的 ROS 清除劑之一；(2) 氧化形式 (GSSG)，然后通過谷胱甘肽還原酶還原為還原型谷胱甘肽。正常情況下，GSH 的患病率高于 GSSG。細胞毒性可以通過還原型谷胱甘肽與氧化型谷胱甘肽的比率來確定。

極端溫度、養分可用性、水質和可及性、土壤特性、不適當的輻射和有毒元素引起的非生物脅迫導致農作物嚴重損失。癥狀可能有所不同，包括枯萎、失綠、生長減緩、發育改變、萎蔫、器官（例如葉、花、果實）脫落和腐爛/壞死。在脅迫條件下，ROS 在植物中充當控制不同途徑的轉導分子。除了作為（脅迫）代謝的生化產物外，NADPH 氧化酶（也稱為呼吸爆發氧化酶同系物，RBOH）與其他氧化酶和過氧化物酶一起是脅迫植物中 ROS 的主要來源。植物對氧化應激的主要適應性反應是抗氧化防御系統活性的增加。這包括各種非酶抗氧化劑的參與，如谷胱甘肽、抗壞血酸（AsA）、生育酚、酚類、其他次級代謝產物和無機氨基酸，它們具有維持氧化還原穩態的共同作用。

此外，一些抗氧化酶，例如單脫氫抗壞血酸還原酶（MDHAR）、谷胱甘肽還原酶（GR）、脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）、谷胱甘肽S-轉移酶（GST）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）也參與這些防御反應。

例如，GST促進GST與外源物的結合，超氧化物歧化酶將超氧自由基分配在氧氣和過氧化氫中，過氧化氫酶將過氧化氫分解為水和氧氣，過氧化物酶（POD）催化過氧化氫和還原劑之間的氧化還原，MDHAR 、DHAR、抗壞血酸過氧化物酶 (APX) 和 GRs 是抗壞血酸-谷胱甘肽循環的成員，可解毒過氧化氫酶（圖1）。

▲（圖1）GSH 在非生物脅迫（例如極端溫度、干旱、太陽輻射、有毒元素和不良土壤條件）后植物氧化還原穩態中的作用以及隨后常見氧化劑的細胞增加。

GSH還在AsA-GSH循環中以抗氧化劑的形式將脫氫抗壞血酸DHA還原為AsA，并且在不同植物物種中具有抗寒作用。

參考文獻：Rai GK, Kumar P, Choudhary SM, Singh H, Adab K, Kosser R, Magotra I, Kumar RR, Singh M, Sharma R, Corrado G, Rouphael Y. Antioxidant Potential of Glutathione and Crosstalk with Phytohormones in Enhancing Abiotic Stress Tolerance in Crop Plants. Plants (Basel). 2023 Mar 2;12(5):1133. doi: 10.3390/plants12051133. PMID: 36903992; PMCID: PMC10005112.

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