褪黑素浓度对巴西人参(Pfaffia glomerata)离体培养生理代谢的影响及调控机制新探

【字体: 时间:2025年05月02日 来源:Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC) 2.3

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  为探究外源褪黑素(melatonin)对巴西人参(Pfaffia glomerata)离体培养的影响,研究人员开展相关研究。结果发现,褪黑素影响植株生长、抗氧化防御等,且效果与浓度有关。该研究为理解褪黑素在植物中的调控作用提供新视角。

  褪黑素(melatonin)是一种在多种代谢过程中发挥作用的多功能分子,会影响像巴西人参(Pfaffia glomerata)这类药用植物中生物活性代谢物的积累。巴西人参具有药理和药用特性,主要得益于其能产生 20 - 羟基蜕皮甾酮(20-hydroxyecdysone,20-E) 。本研究旨在评估外源褪黑素对巴西人参离体培养时的生长发育、生理状态以及 20-E 含量的影响。
为此,将巴西人参在添加了 0、10、100、500 和 1000 μM 褪黑素的离体培养基中培养 35 天。随后,对其形态生理参数、抗氧化防御能力以及 20-E 的产生情况进行评估。

褪黑素使色素含量降低了 25%,较高浓度(≥500 μM)对植株生长产生负面影响。这体现在茎长缩短(比对照组低 39%)、根长变短(比对照组短 50%),以及叶片、茎和根干重的生物量积累减少,处理组的值仅为对照组的 50% 。

不过,褪黑素也激活了抗氧化反应机制,使叶片中的抗氧化酶活性提高了 100%。同时,它还减少了叶片中的脂质过氧化以及根中的 H2O2积累,在≥500 μM 褪黑素处理组中,二者均下降了 50%。

此外,褪黑素使根中的氨基酸水平提高了 33% 以上、脯氨酸增加 25%、蛋白质含量翻倍。它还刺激了 20-E 的产生(10 μM 时 20-E 含量比对照组高 28%),并使叶片中玉米素(zeatin)含量提升 850%、1 - 氨基环丙烷 - 1 - 羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid,ACC)增加 198%、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate)提高 150%,这些都是与应激相关的关键激素。

研究结果进一步揭示了褪黑素作为植物调节分子的作用,且其效果具有浓度依赖性。

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