近日，Horticultural Plant Journal在线发表了suncitygroup太阳集团葡萄种质资源创新与遗传育种团队题为“Melatonin-mediated physiological and molecular responses to abiotic stress in horticultural crops/褪黑素介导的园艺作物应对非生物胁迫的生理和分子应答”的综述论文。
01研究背景
非生物胁迫是制约园艺作物生产的重要因素之一。褪黑素作为一种生物活性分子，在园艺作物生理和分子防御反应中发挥着重要作用。褪黑素在增强园艺作物对非生物胁迫的耐受性方面至关重要，是其生存策略中的关键组成部分。外源性褪黑素的应用通过稳定膜完整性、维持氧化还原平衡、有效清除活性氧（ROS）、激活抗氧化防御机制并上调与应激反应相关的基因表达，显著来提高园艺作物的抗胁迫能力。此外，褪黑激素与其他植物激素的相互作用表明，其在应对多种园艺作物胁迫中具有潜力。因此，阐明褪黑素在调节园艺作物非生物胁迫反应中的生理和分子过程，对于加深理解并提升园艺作物抗逆性至关重要。
02研究问题
本文探讨了褪黑素在园艺作物应对干旱、低温、盐碱、高温及重金属等非生物胁迫中的作用，并评估了其应用带来的积极效应，同时分析了潜在的风险，并提出了若干亟待解决的研究问题。首先，组学技术在褪黑素调控园艺作物应对非生物胁迫中的应用，有助于深入揭示褪黑素参与的复杂调控网络和信号通路。其次，先进的分子生物学技术为培育更具抗逆性的作物提供了精准手段。此外，褪黑素与其它激素的相互作用在调节路径中起到了关键作用。本文强调了对褪黑素在提升抗逆性和调控植物生长之间平衡性的系统评估，并结合大田试验对其安全性进行全面审视，为褪黑素在园艺作物中的广泛应用奠定了理论基础和实践依据。
03研究结果
本文系统总结了褪黑素在园艺作物响应非生物胁迫上的生理与分子网络，如图1。
图1在褪黑素处理下，园艺植物应对不同非生物胁迫的调控网络
褪黑素处理激活了园艺作物体内的系统性防御反应，显著提高了园艺作物对非生物胁迫的耐受性。未来的研究应继续探索褪黑素在园艺作物应对非生物胁迫中的积极作用，并深入分析褪黑素与非生物胁迫的相互作用可能对其产生的潜在负面效应。此外，外源性褪黑素应用对生态安全的影响需进行全面的评估。后续研究应聚焦于褪黑素在园艺作物应对非生物胁迫中的分子机制，进一步为其应用提供坚实的理论支持。通过广泛的科研探索与严格的安全性评估，褪黑激素有望成为一种天然、高效、经济的生长调节剂，显著提升园艺作物的抗逆性和生产力。
04意义和创新性
本文系统总结了园艺作物在褪黑素处理下响应非生物胁迫的生理生化以及分子机制。与以往的综述不同，本文特别提出了外源褪黑素处理可能带来的负面影响及安全性评估的相关思考，为褪黑素在园艺作物上的全面综合评价与应用提供了新的视角和理论依据，并为外源褪黑素的应用前景和潜在风险的平衡提供了重要参考，推动了褪黑素在园艺领域的科学应用。
suncitygroup太阳集团青年教师郝新意博士为该论文的第一作者，张修铭、姚文孔、徐伟荣为该文的通信作者。孙炳辉、宋亚晓、张俊霞、吴洁萍、张宁波参与了本研究。
该研究获得国家自然科学基金、宁夏自然科学基金以及中央引导地方科技发展资金的资助。
论文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014124002371
