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2024年5月16日发(作者：)
高等植物叶绿素降解的PaO途径
田风霞
1
，王玮
2,
1
南阳师范学院生命科学学院，河南南阳473061；
2
作物生物学国家重点实验室/山东
农业大学生命科学学院，山东泰安271018
摘 要：文章介绍植物体内叶绿素降解PAO途径研究进展。
关键词：叶绿素降解；滞绿突变；衰老
PaO passway of chlorophyll breakdown in higher plants
TIAN Feng-Xia
1
, ZANG Jian-Lei
1
, WANG Wei
2,*
1
College of Life Sciences, Nanyang Normal University, Nanyang, 473061, China;
2
State Key Laboratory of Crop Science/College of Life Sciences, Shandong
Agricultural University, Tai’an, 271018, China
Abstract: This paper introduced the research progress of PAO passway of
chlorophyll breakdown in higher plants.
Keywords: Chlorophyll degradation; Stay-green Mutant; Senescence
本研究由国家自然科学基金(30671259)资助。
*
通讯作者(Corresponding author):王玮，E-mail:**************.cn
第一作者联系方式:E-mail:**********************
叶绿素(Chl)，地球上最丰富的色素，是用于吸收光能进行光合作用的一个重要组成部
分。然而，由于其吸收光能的特性，叶绿素也是个危险分子和潜在的细胞毒素。这种情况
发生在植物的光合机构被过度激活的时候，例如在强光条件下，吸收的能量可以被转移到
氧，导致活性氧(ROS)的产生。同样，叶绿素的生物合成或降解被抑制也可导致ROS的产
生和细胞死亡。在叶片衰老过程中Chl不断被分解，原有的类胡萝卜素致使叶片呈黄色而黄
化，这是一种从衰老的组织中回收营养的主动过程
[1]
。正常生长发育的植物中，大部分Chl
存在于叶片的蛋白质复合体中，以游离态形式存在的Chl会对细胞造成光氧化损伤。为了避
免游离态Chl及其有色代谢产物对细胞造成光氧化伤害，植物细胞必须快速降解这些物质。
因此，叶绿素的代谢是植物发育过程需要精确调节的过程。叶绿色的降解主要发生在
叶片衰老和果实成熟过程中，虽然叶绿素的生物化学和合成调控被广泛深入的研究。但是
它对于许多生物和非生物胁迫的响应，仍然不是很理解。叶绿素作为自然界最重要的色素
之一，其生物合成途径已被研究的相当仔细，而对其降解过程却知之甚少多年来，叶绿素
的降解被认为是一个生物学之谜。
1912年Arthur stoll发现叶绿素酶以来，伴随叶绿素的消失，没有发现相应的代谢产
物积累，这也许就是为什么叶绿素降解长期被忽视的原因。我们现在知道，这些降解产物
没有被发现的原因仅仅是因为它们没有颜色。在最近几年中，对这些没有颜色的代谢产物
结构的鉴定，随着降解产物结构分析和酶基因克隆(叶绿素酶、脱镁叶绿酸
a
单加氧酶和红
色叶绿素代谢产物还原酶)的成功，逐渐揭示了高等植物衰老叶片中叶绿素降解途径的奥
秘。
叶绿素降解产物的结构解析是了解降解代谢流向的关键。在相当长的一段时间内，人
们在衰老的叶片中找不到与叶绿素降解有关的衍生物，重要的转折点是1991年Kräutler等
发现了大麦中非荧光叶绿素代谢物(nonfluorescent chlorophyll catabolite from
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