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多組學(xué)分析揭示褪黑素在番茄應(yīng)對夜間低溫中的調(diào)節(jié)作用
日期：2022-11-04 16:34:00
2022年10月19日，開源期刊Antioxidants（IF=7.675，Q1）在線發(fā)表了沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)和酒泉市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院聯(lián)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”。


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近年來的研究表明，褪黑素在植物生長發(fā)育過程中具有多種調(diào)控作用，尤其是作為抗氧化劑或信號分子在提高作物抗逆性上發(fā)揮重要作用。在北方地區(qū)、低溫是限制設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的主要環(huán)境因素，在這項(xiàng)研究中作者綜合利用光合熒光分析、氣孔和葉綠體結(jié)構(gòu)觀察、生理生化分析、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組學(xué)的方法系統(tǒng)分析了褪黑素對低夜溫脅迫下番茄葉片光合性能的調(diào)控。研究結(jié)果表明，外源褪黑素處理顯著提高了低夜溫脅迫下番茄葉片光合和蒸騰速率、以及氣孔開度，減輕了低夜溫對番茄葉片葉綠體結(jié)構(gòu)的損傷程度。褪黑素處理能夠加強(qiáng)光系統(tǒng)Ⅰ的光保護(hù)從而減輕低夜溫導(dǎo)致的光抑制。作者利用轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)篩選到受褪黑素調(diào)控的與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、環(huán)境適應(yīng)性和葉綠體功能維持相關(guān)的基因和一些關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。這項(xiàng)研究表明褪黑素能夠有效緩解低夜溫對番茄葉片光合性能的抑制，研究結(jié)果為進(jìn)一步挖掘褪黑素調(diào)控低溫抗性的信號通路提供了新見解。

在本研究中，葉片光合熒光的測定用到了GFS-3000光合儀，Dual-PAM-100調(diào)制式雙通道葉綠素?zé)晒鈨x以及Imaging-PAM葉綠素?zé)晒獬上駜x。

以下是相關(guān)研究結(jié)果。

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圖1 外源褪黑素對低夜溫脅迫番茄葉片抗氧化系統(tǒng)和葉綠體結(jié)構(gòu)完整性的影響

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圖2 外源褪黑素對低夜溫脅迫下番茄葉片氣孔開度和光合氣體交換參數(shù)的影響

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圖3 外源褪黑素對低夜溫脅迫番茄葉片光能分配和電子傳遞活性的影響

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圖4 外源褪黑素對低夜溫脅迫番茄植株光合氣體交換和葉綠素?zé)晒獾挠绊?/span>

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圖5 褪黑素處理和未處理的番茄植株在夜間低溫下的差異表達(dá)基因 (DEG) 分析

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圖6 Go和KEGG富集分析褪黑素在夜間低溫下調(diào)節(jié)番茄葉片中的DEG

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圖7 褪黑素處理和未處理的番茄植株在夜間低溫下的差異表達(dá)蛋白 (DEP) 分析

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圖8 褪黑素在夜間低溫下調(diào)節(jié)番茄葉片中DEP的Go和KEGG富集分析

—— 原文 ——
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.
感謝文章第一作者楊小龍博士對本文翻譯整理的大力支持。

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