脯氨酸是一種相容性滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，并且植物體內(nèi)儲存氮和碳的一種方式，脯氨酸作為一種理想的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，分子量小，是一種極易溶于水的氨基酸，它在植物抗?jié)B透脅迫中有重要作用。

　　植物體內(nèi)合成脯氨酸的有兩條途徑：一是通過過谷氨酸途徑，二是通過鳥氨酸途徑。其中，谷氨酸途徑在滲透脅迫和氮素不足情況下占主要地位；鳥氨酸途徑在氮素充足情況下占主導(dǎo)地位。谷氨酸途徑中，谷氨酸（Glu）在吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）催化下生成谷氨酰半醛（GSA），GSA自動環(huán)化為吡咯啉-5-羧酸（P5C），然后P5C在吡咯啉5-羧酸還原酶（P5CR）作用下生成脯氨酸。而鳥氨酸途徑與谷氨酸途徑在反應(yīng)上的不同僅僅是反應(yīng)的底物和酶發(fā)生了變化，即由Glu和P5CS換成了鳥氨酸（Orn）和鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶（OAT）。脯氨酸的降解過程基本上是合成途徑的逆轉(zhuǎn)。脯氨酸首先被脯氨酸脫氫酶（PDH）氧化成P5C，后者在吡咯啉-5-羧酸脫氫酶的作用下生成Glu。

　　脯氨酸的合成、降解以及在細(xì)胞內(nèi)和不同細(xì)胞區(qū)域間的轉(zhuǎn)運決定了細(xì)胞內(nèi)脯氨酸水平。脯氨酸的合成是谷氨酸在P5CS和P5CR兩個酶催化下形成的，其中P5CS是脯氨酸合成的限速酶，其活性受多種因素的調(diào)節(jié)。如在水分脅迫、高鹽、ABA、光周期、光照等條件下，P5CS活性增強，而油菜素內(nèi)酯（BR）、磷脂D能夠抑制P5CS活性；此外，P5CS還受脯氨酸的反饋調(diào)節(jié)。P5CR雖然不是脯氨酸合成的限速酶，但是由于其催化的反應(yīng)位于脯氨酸合成途徑的交叉點，因此對維持細(xì)胞內(nèi)脯氨酸庫具有重要意義。此外，已經(jīng)證實P5CR是植物發(fā)育過程中脯氨酸合成的關(guān)鍵酶。脯氨酸的降解經(jīng)脯氨酸脫氫酶（PDH）和吡咯啉-5-羧酸脫氫酶（P5CDH）催化完成。