Ind. Crop. Prod.丨褪黑激素种子灌浆通过调节光合作用、清除活性氧和协调植物激素信号通路，提高棉花的耐盐性

论文内容

研究背景：

棉花是全球最重要的经济作物之一，为纺织工业提供天然纤维，为人类生活提供优质蛋白质和油脂。作为一种有价值的作物，保护其免受产量限制因素的影响是很重要的。然而，近年来的工业增长造成了严重的环境问题，抑制了种子发芽和幼苗生长，加速了衰老，甚至导致植物死亡。特别是，盐碱化是最严重的环境问题之一并且土壤盐碱化是影响农作物生产力的主要非生物胁迫，对全球棉花生产造成破坏性威胁。虽然棉花的耐盐性高于其他作物，但在高浓度盐的土壤中，棉花的生长和产量受到影响。

种子灌浆是一种有用的种子预处理技术，在作物栽培中得到了广泛的应用。盐胁迫是一直抑制棉花生长的重要环境胁迫之一。而褪黑素可以缓解植物的非生物和生物胁迫。本研究主要研究了褪黑素对陆地棉耐盐性的影响。并对盐胁迫和非盐胁迫条件下启动和未启动植株的形态、生理和基因表达进行了研究。本研究旨在揭示褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长的启动作用机制，为褪黑素在棉花生产中的应用提供理论依据。

研究内容:

本研究以褪黑素溶液为引种剂，探讨了褪黑素在棉花幼苗耐盐胁迫中的作用。CCRI12是中国广泛推广的陆地棉花品种，以CCRI12为材料，研究了褪黑素对棉花幼苗耐盐性的影响。经形态学分析，25 μM褪黑素处理的幼苗在盐胁迫处理14 d后表现出最好的表型。为了揭示褪黑素启动缓解盐胁迫的机制，我们检测了其光合指标和抗氧化酶活性，并对盐胁迫和非盐胁迫条件下启动和未启动植株的形态、生理和基因表达进行了研究，揭示了褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长的启动作用机制。

结果表明：结果表明，经25 μM褪黑素处理的种子具有较好的光合效率和较强的活性氧清除能力。此外，转录测序分析发现，在盐胁迫处理48 h后，褪黑素诱导的幼苗中几乎所有光合作用相关基因都显著下调。这可能是一种降低光合速率以适应盐胁迫和减轻损害的方法。此外，在盐胁迫下，褪黑激素启动可上调抗氧化酶编码基因的数量，这与酶活性的结果一致。此外，在盐胁迫条件下，褪黑激素启动后，大量参与8种植物激素信号通路的基因显著差异表达，表明褪黑激素可能与植物激素信号通路协同应对盐胁迫。由此可见，褪黑激素可能通过调控光合效率、增强活性氧清除系统和协调植物激素信号通路等途径提高棉花幼苗的耐受性。因此，应用褪黑素提高棉花幼苗对盐胁迫的耐受性在盐碱地棉花生产中显示出巨大的潜力。

研究结论：

本研究发现，25μM 褪黑激素灌浆可通过调节以下过程显著提高棉花苗期耐盐性:(1)褪黑激素启动可调节光合作用。具体而言，褪黑激素灌浆后，光合基因的表达显著下调，初步适应了盐胁迫。适应后，经灌浆处理的幼苗光合效率显著高于对照。(2)活性氧清除系统增强。因此，编码抗氧化酶的基因表达上调，同时抗氧化酶活性显著提高。(3)盐胁迫下，褪黑激素灌浆协调了植物激素信号通路的表达。本研究为褪黑激素灌浆提高棉花幼苗对盐胁迫的耐受性提供了理论依据。而这表明褪黑素种子灌浆技术可以作为棉花生产过程中对抗非生物胁迫的有效预处理步骤。此外，它对盐碱地的利用具有重要意义，为纺织业提供了更多的天然纤维。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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