浙江大学林咸永组综述褪黑素在植物发育和胁迫应答中的作用

来源：iPlants

浙江大学环境与资源学院林咸永课题组应邀在JIPB在线发表了题为“Melatonin: a master regulator of plant development and stress responses”的综述文章（Invited Expert Review）。系统总结和阐述了植物褪黑素的代谢及其在植物发育和胁迫应答中的作用机制方面的研究进展，并从植物褪黑素在提高作物产量、保护生态环境中潜在作用的角度，讨论了今后需要重点研究的若干问题。

褪黑素（melatonin）是一种在生物体中普遍存在的吲哚胺类化合物，在动物中具有调节昼夜节律、提高免疫力和抗衰老的作用，是一种对有益于人类健康的多效性分子。自 20世纪 90年代初首次在植物中发现褪黑激素以来，国内外研究者在植物体内褪黑素的合成代谢途径及其在生长发育和胁迫应答中的作用机制方面开展了广泛深入的研究，取得了一系列重要的进展。

该综述论文概述了褪黑素在植物中的生物合成和代谢途径、褪黑素在植物生长发育和胁迫应答中的作用以及与其他信号分子之间的互作（cross-talk）；重点讨论了植物褪黑素代谢途径及其代谢产物的动态积累和作用机理，褪黑素对根系形态建成和花发育、叶片衰老和果实成熟的调控作用及其机制，以及植物褪黑素在适应生物和非常非生物胁迫中的重要作用。但是，由于缺乏对其受体与信号转导途径的认识，植物褪黑素是不是一种新激素还存在很大争议。未来对不同植物中褪黑素受体、褪黑素-活性氧-一氧化氮组成的信号调控网络的研究将有助于进一步深入揭示褪黑素在农作物养分的高效利用与逆境胁迫适应性中的作用机制。

植物褪黑素合成代谢途径以及调控植物生长发育和逆境胁迫的机制

林咸永课题组长期从事植物适应营养逆境的信号调控机制方面的研究，揭示了一氧化氮、褪黑素和多胺等信号分子在植物耐铝性的生理与分子调控的机制（Sun et al., New Phytol, 2014; Yu et al., J Hazard Mater, 2015; Sun et al., J Exp Bot, 2016; Sun et al., J Pineal Res, 2020），以及一氧化氮和蔗糖调控植物耐缺铁响应中的作用机制（Jin et al., J Exp Bot, 2012; Lin et al., Plant Physiol, 2016）。

浙江大学特聘副研究员孙成亮博士为该综述论文的第一作者，林咸永教授为通讯作者。加拿大麦吉尔大学的王露璇同学、浙江大学刘立娟博士、李保海研究员和金崇伟教授也参与了该综述论文的撰写。该工作获得国家自然科学基金面上项目（31872167、31272237）的资助。

参考文献：

1. Sun CL, Lu LL, Liu LJ, Liu WJ, Yu Y, Liu XX, Hu Y, Jin CW, Lin XY*. Nitrate reductase-mediated early nitric oxide burst alleviates oxidative damage induced by aluminum through enhancement of antioxidant defenses in roots of wheat (Triticum aestivum). New Phytologist 2014 201(4): 1240-1250.

2．Sun CL, Lu LL, Yu Y, Liu LJ, Hu Y, Ye YQ, Jin CW, Lin XY*. Decreasing methylation of pectin caused by nitric oxide leads to higher aluminium binding in cell walls and greater aluminium sensitivity of wheat roots. Journal of Experimental Botany 2015 67(3): 979-989.

3. Sun CL, Lv T, Huang L, Liu XX, Jin CW, Lin XY*. Melatonin ameliorates aluminum toxicity through enhancing aluminum exclusion and reestablishing redox homeostasis in roots of wheat. Journal of Pineal Research 2020 68(4), e12642

4. Lin XY, Ye YQ, Fan SK, Jin CW*, Zheng SJ. Increased sucrose accumulation regulates

iron-deficiency responses by promoting auxin signaling in Arabidopsis plants. Plant physiology 2016 170(2): 907-920.