西北农林科技大学张显李好课题组揭示褪黑素延缓ABA诱导叶片衰老的新机制

以下文章来源于植物与环境 PCE ，作者植物与环境 PCE

叶片过早衰老抑制植物生长发育，进而影响作物的产量和品质。甜瓜（Cucumis melo L.）是世界上广泛种植的园艺作物，低高温、干旱、病虫害等各种环境逆境均会导致叶片早衰。脱落酸（ABA）是诱导植物叶片衰老的关键植物激素之一，有研究表明褪黑素与ABA拮抗调节叶片衰老，但其作用机制仍不清楚。

近日，西北农林科技大学园艺学院张显教授课题组在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Melatonin delays ABA-induced leaf senescence via H2O2-dependent calcium signaling”的研究论文，揭示了褪黑素通过H2O2和Ca2+信号通路抑制ABA诱导的细胞K+外排，进而延缓叶片衰老的机理。

外源褪黑素处理保护光系统Ⅱ，缓解ABA诱导的叶片衰老，延缓甜瓜成熟叶片在光下的衰老。高浓度ABA胁迫下，褪黑素诱导甜瓜respiratory burst oxidase homolog D（CmRBOHD）的表达，促进H2O2积累。褪黑素和H2O2均诱导细胞质中自由Ca2+（[Ca2+]cyt）的积累，而Ca2+通道抑制剂抵消了褪黑素和H2O2延缓ABA诱导叶片衰老的作用。在拟南芥中过表达甜瓜CmRBOHD基因诱导[Ca2+]cyt积累并延缓叶片衰老，而AtRBOHD基因缺失抑制ABA胁迫下褪黑素对[Ca2+]cyt诱导和叶片衰老的延缓作用。此外，褪黑素、H2O2和Ca2+抑制ABA诱导的K+外流和细胞死亡，CmRBOHD异源过表达和AtRBOHD基因缺失分别抑制和促进ABA对K+外流的诱导。

综上所述，该研究揭示了一种新的褪黑素延缓叶片衰老的机制，即褪黑素诱导CmRBOHD表达和H2O2、[Ca2+]cyt积累，抑制K+外流和细胞程序性死亡，进而延缓ABA诱导的叶片衰老。

西北农林科技大学园艺学院李好副教授为论文通讯作者，博士研究生郭延亮为论文第一作者。该研究得到了国家现代农业产业技术体系（CARS-25），国家自然科学基金（31872130，31972479），陕西省科技创新团队（2021TD-32），陕西省青年科技新星（2022KJXX 80）和西北农林科技大学仲英青年学者项目的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14482

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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