酶工程
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干旱条件下植物的氧化应激和不同酶的作用

利奥诺拉·曼苏尔·马托斯、塞尔索·路易斯·莫雷蒂

干旱胁迫对植物代谢的影响可以是直接的，也可以是次要的。氧化应激是由多种生物和非生物应激引起的，包括紫外线、病原体入侵（过敏反应）、除草剂作用、缺氧等。干旱和盐胁迫通常会导致产生反应性氧物质 (ROS)，例如过氧化氢 (H2O2) 和超氧化物 (O2·–)，这两种反应均在许多细胞反应中产生，包括铁催化的芬顿反应，并且通过各种酶，例如脂氧合酶、过氧化物酶、NADPH氧化酶和黄嘌呤氧化酶。为了控制胁迫条件下ROS的水平，植物组织含有一系列ROS的酶清除剂。容易受到自由基损害的主要细胞成分是脂质（膜中不饱和脂肪酸的过氧化），蛋白质和酶（变性）、碳水化合物和核酸。盐/水胁迫期间和随后的恢复期间的植物碳平衡可能既取决于光合作用恢复的速度和程度，也取决于水减少期间光合作用下降的程度和速度。目前关于不同强度的水和盐胁迫后光合作用恢复的生理限制的知识仍然很少。从遭受干旱的植物转录谱研究的大量数据来看，植物通过与生理和生化改变同时快速改变基因表达来感知和响应这些胁迫，这一点变得越来越明显。即使在轻度至中度压力条件下也会发生这种情况。最近一项比较盐胁迫和干旱胁迫的综合研究表明，两种胁迫都会导致一些光合基因的下调，其中大多数变化很小，可能反映了所施加的轻度胁迫。干旱和盐胁迫是人类面临的重大挑战。利用不同的策略，即遗传和酶工程，可以有助于减轻相关的氧化应激。调节编码特定蛋白质和酶的基因的表达可以导致干旱和耐盐性。不同的作物基因型，如甘蔗、大豆和小麦，已经被改造为具有耐旱性。小麦基因型显示抗氧化酶以及与碳代谢相关的酶发生变化。这些重要战略将成为寻求缓解地球未来有关粮食、能源和环境问题的极其重要的工具。本综述重点关注与干旱和盐条件相关的氧化应激，解决此类限制所涉及的代谢组学问题。