文章导读

植物在自然环境中面临着多种生物和非生物胁迫，如干旱、病虫害以及环境污染等，这些胁迫会严重影响植物的生长和作物的产量。植物体内的某些酶类能够使植物在一定程度上免受这些胁迫，其中Cytochrome P450酶 (CYP酶) 作为一类重要的多功能酶，广泛参与着植物的生长发育及抗逆性反应。密歇根理工大学的Swapan Chakrabarty博士团队在Journal of Xenobiotics (JoX) 上发表的文章，深入探讨了CYP酶在植物逆境反应中的作用，揭示了其在植物耐逆性、激素调节及代谢途径中的关键功能。该研究为我们理解植物如何通过CYP酶应对环境胁迫提供了新的思路，并为未来作物改良与生物技术应用提供了理论支持。

CYPs在不同应力耐受性中的作用综述研究内容展开剩余73%

细胞色素P450 (CYP) 是植物中广泛存在的酶家族，参与多种代谢反应，包括植物激素 (如生长素、脱落酸)、次生代谢物 (如生物碱、黄酮类) 的合成，以及外来物质的解毒。CYP通过羟基化、氧化等反应调控代谢多样性，其基因家族在植物中显著扩张 (如拟南芥含245个CYP基因)，分为A型和非A型两类。

CYP是植物应对生物胁迫 (如病原体、昆虫) 的关键酶，通过合成防御性化合物 (如植物抗毒素、异黄酮、皂苷) 直接参与抗病抗虫机制。例如，拟南芥CYP76C2通过诱导细胞死亡抑制细菌扩散，而玉米CYP79A61产生抗虫醛肟类物质。此外，UEDBETCYP还参与氧化脂质和茉莉酸途径，参与植物防御反应的调控。

此外，CYP还可以通过调节激素信号 (如ABA) 和抗氧化代谢帮助植物抵抗干旱、盐、高温等胁迫。例如，CYP707A调控ABA降解以响应干旱，CYP86A家族通过合成角质层脂质减少水分流失，而CYP71和CYP2E1等基因参与重金属解毒。部分CYP还能代谢除草剂 (如CYP81A6降解苯脲类除草剂)，赋予作物抗药性。

研究总结与展望

CYP作为植物中关键的多功能酶家族，在次生代谢、激素调控及胁迫响应中发挥着核心作用。尽管已有大量CYP基因被鉴定，但其具体功能与调控机制仍有待深入解析。未来研究可从以下方向展开：

1. 未来研究需要使用基因组学、转录组学、蛋白质组学和生物信息学技术深入研究CYP家族基因。通过分析目标CYP基因在不同环境和发育阶段的表达模式，可以识别参与胁迫反应的基因。组学数据还能提供与重要农艺性状相关的分子标记，用于标记辅助选择育种。

2. 需要运用酵母双杂交、共免疫沉淀等方法研究CYP与其他蛋白的相互作用，揭示其分子机制。Alphafold可高效预测蛋白互作，但结果需实验验证。同时要重点研究控制CYP表达的调控过程，包括转录因子、顺式元件、microRNA等调控网络。

3. 应加强CYP基因在作物改良中的应用。虽然部分CYP已被研究用于生物技术，但距离商业化应用仍有差距。

原文出自 JOX 期刊

{jz:field.toptypename/}Chakraborty， P.; Biswas， A.; Dey， S.; Bhattacharjee， T.; Chakrabarty， S. Cytochrome P450 Gene Families: Role in Plant Secondary Metabolites Production and Plant Defense.J. Xenobiot. 2023 ， 13 ， 402-423. https://doi.org/10.3390/jox13030026JoX 期刊介绍

期刊主题涵盖异型生物质毒素、异型生物质药理学、环境有害异物、内分泌干扰物、氧化应激、抗生素、生物标记物、纳米粒子、塑料微粒、农药、除草剂。期刊现已被 Scopus， ESCI (Web of Science)， PubMed 等数据库收录。

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