山東農業大學揭示褪黑素調控番茄耐鹽堿的重要生理途徑

土壤鹽堿化是全球范圍內農業生產的重要限制因素，鹽堿土是鹽土和堿土的統稱，鹽土主要以積累Na+、Cl-、SO42-離子等為主，而堿土中除了上述離子，還包含HCO3-和CO32-。以往關于植物適應中性鹽脅迫的研究已取得較大的進展，而關于植物對堿性鹽脅迫耐性的調控研究較少。褪黑素是近幾年廣受關注的生長調節物質，在調控植物對生物和非生物脅迫的適應性中發揮重要的作用。

2019 年7 月，山東農業大學園藝科學與工程學院史慶華團隊在《Plant & Cell Physiology》發表了題為“Using transcriptome to discover a novel melatonin-induced sodic alkaline stress resistant pathway in Solanum lycopersicum L.”的研究論文，揭示了褪黑素調控番茄耐鹽堿的新途徑。該研究首先利用轉錄組測序的方法，篩選到6 個可能在褪黑素提高番茄耐鹽堿中發揮作用的轉錄因子，然后采用VIGS 技術發現，DREB1α 和IAA3 被抑制表達后，番茄植株中Na+積累顯著增加，K+顯著降低，并且顯著抑制了褪黑素對番茄鹽堿脅迫的緩解效果；IAA3 表達的抑制對DREB1α 表達無顯著影響，而抑制DREB1α 表達則顯著降低了IAA3 的表達量。進一步研究發現，DREB1α 和IAA3 的沉默導致了離子轉運相關的基因表達量下調、番茄根系中蘋果酸和檸檬酸積累顯著下降，葉片水分散失率顯著增加以及氧化脅迫加重。該研究還發現，DREB1α 可以直接與IAA3 的啟動子結合，是其調控IAA3 表達的重要機制?？傊撗芯堪l現了DREB1α 和IAA3 介導褪黑素調控番茄耐鹽堿的生理途徑，揭示了褪黑素對離子平衡、水分平衡、酸堿平衡和氧化還原平衡的系統調控是其提高番茄耐鹽堿能力的重要機制。