褪黑素通过增强抗氧化防御和维持水分平衡缓解番茄涝渍胁迫的生理机制研究

为解决气候变化引发的涝渍胁迫对番茄生长的负面影响，研究人员开展了一项关于外源褪黑素调控植物抗逆性的研究。通过形态学、生理生化和组织化学分析，发现褪黑素处理显著提升番茄(Pusa Ruby)的株高、叶面积指数、根系生物量及抗氧化酶(SOD、POD、GST、CAT)活性，同时降低MDA和脯氨酸等胁迫标记物。该研究为作物抗涝栽培提供了新型植物生长调节策略。

　　

气候变化导致的强降雨常引发涝渍胁迫(waterlogging stress)，严重影响番茄(Solanum lycopersicum L.)等作物的生长发育。最新研究发现，植物信号分子褪黑素(melatonin)能显著提升"Pusa Ruby"番茄品种在营养生长期对涝渍的耐受性。

形态学数据显示，褪黑素处理组植株的株高相对增长率、叶面积指数、不定根形成量等指标显著优于对照组。生理生化分析揭示，处理组叶片保持更高相对含水量(RWC)，叶绿素、类胡萝卜素(xanthophylls)和花青素(anthocyanins)含量提升21-34%，而氧化损伤标志物丙二醛(MDA)和渗透调节物质脯氨酸(proline)分别降低18%和22%。

关键抗氧化酶检测显示，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT)活性增强1.3-2.1倍。组织化学染色证实，褪黑素有效抑制了涝渍条件下脂质过氧化、过氧化氢(H₂O₂)积累和超氧自由基(O₂^-)水平。

该机制涉及：1）激活抗氧化防御系统清除活性氧(ROS)；2）维持细胞水分平衡；3）促进不定根发育改善氧气供应。研究为气候智能型农业提供了理论依据，表明褪黑素可作为作物抗逆栽培的新型生物刺激素(biostimulant)。