多组学分析揭示褪黑素在番茄应对夜间低温中的调节作用
日期：2022-11-04 16:34:00
2022年10月19日，开源期刊Antioxidants（IF=7.675，Q1）在线发表了沈阳农业大学、华南农业大学和酒泉市农业科学研究院联合署名的文章“Integrated Physiological, Transcriptomic, and Proteomic Analyses Reveal the Regulatory Role of Melatonin in Tomato Plants’ Response to Low Night Temperature”。近年来的研究表明，褪黑素在植物生长发育过程中具有多种调控作用，尤其是作为抗氧化剂或信号分子在提高作物抗逆性上发挥重要作用。在北方地区、低温是限制设施蔬菜生产的主要环境因素，在这项研究中作者综合利用光合荧光分析、气孔和叶绿体结构观察、生理生化分析、转录组和蛋白质组学的方法系统分析了褪黑素对低夜温胁迫下番茄叶片光合性能的调控。研究结果表明，外源褪黑素处理显著提高了低夜温胁迫下番茄叶片光合和蒸腾速率、以及气孔开度，减轻了低夜温对番茄叶片叶绿体结构的损伤程度。褪黑素处理能够加强光系统Ⅰ的光保护从而减轻低夜温导致的光抑制。作者利用转录组和蛋白质组学技术筛选到受褪黑素调控的与信号转导、环境适应性和叶绿体功能维持相关的基因和一些关键转录因子。这项研究表明褪黑素能够有效缓解低夜温对番茄叶片光合性能的抑制，研究结果为进一步挖掘褪黑素调控低温抗性的信号通路提供了新见解。图1 外源褪黑素对低夜温胁迫番茄叶片抗氧化系统和叶绿体结构完整性的影响图2 外源褪黑素对低夜温胁迫下番茄叶片气孔开度和光合气体交换参数的影响图3 外源褪黑素对低夜温胁迫番茄叶片光能分配和电子传递活性的影响图4 外源褪黑素对低夜温胁迫番茄植株光合气体交换和叶绿素荧光的影响图5 褪黑素处理和未处理的番茄植株在夜间低温下的差异表达基因 (DEG) 分析图6 Go和KEGG富集分析褪黑素在夜间低温下调节番茄叶片中的DEG图7 褪黑素处理和未处理的番茄植株在夜间低温下的差异表达蛋白 (DEP) 分析图8 褪黑素在夜间低温下调节番茄叶片中DEP的Go和KEGG富集分析Yang Xiaolong, Yumeng Zhang, Ting Liu, Jiali Shi, Mingfang Qi, Yufeng Liu, and Tianlai Li. 2022. Integrated Physiological, Transcriptomic, and Proteomic Analyses Reveal the Regulatory Role of Melatonin in Tomato Plants’ Response to Low Night Temperature. Antioxidants 11, no. 10: 2060.感谢文章第一作者杨小龙博士对本文翻译整理的大力支持。
