香豆素通过调控抗氧化酶、酚类代谢和DNA甲基化增强盐胁迫下罗勒的耐盐性

《South African Journal of Botany》：Coumarin-mediated modulation of growth, antioxidant enzymes, phenolic metabolism, and DNA methylation in salt-stressed Ocimum basilicum L?

本综述系统阐述了香豆素（COU）在缓解盐胁迫（NaCl）对甜罗勒（Ocimum basilicum L.）生长抑制中的多重作用机制。研究揭示COU（50及100 ppm）能显著改善盐胁迫下的形态指标（株高、鲜重、SPAD值），增强抗氧化酶（CAT、APX）活性，调控关键酚类物质（如迷迭香酸RA）的生物合成，并影响DNA甲基化模式，为COU作为天然诱导剂提升作物非生物胁迫耐受性提供了新见解。

　　

Highlight

盐胁迫是农业，特别是干旱和半干旱地区面临的重大挑战。正如大量作物和非作物物种的研究报告所明确指出的，胁迫的影响体现在生长和作物生产力的下降。盐胁迫是一个重要的研究领域，特别是在农业、植物生物学和环境科学领域。关于盐胁迫的文献中约有40%是在过去五年内发表的。

讨论

非生物胁迫因素，尤其是盐胁迫，对农业构成重大挑战。盐胁迫（50和100 mM NaCl）导致罗勒植株高度、茎鲜重、叶鲜重和SPAD值显著降低。然而，香豆素（COU）处理，特别是在100 ppm浓度下，改善了这些参数，减轻了胁迫引起的损害。抗氧化酶活性也受到影响，盐胁迫下过氧化氢酶（CAT）活性增加，COU处理后（尤其是100 ppm）其活性进一步增强。相反，抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性在中等盐胁迫下增加，但在严重胁迫下降低，而COU部分恢复了其活性。主要的酚类化合物——迷迭香酸含量在盐胁迫下增加，并因COU处理（特别是100 ppm）而进一步升高。此外，DNA甲基化模式在50 ppm COU下表现出较低的多态性，而100 ppm COU与高盐度结合导致更高的多态性。总体而言，COU通过改善生长、刺激抗氧化酶活性、调节酚类化合物生物合成和调节DNA甲基化模式来增强耐盐性。

结论与悬而未决的问题

本研究为香豆素（COU）在减轻甜罗勒（Ocimum basilicum）盐胁迫不利影响中的潜在作用提供了新的见解。我们的研究结果表明，盐胁迫显著抑制了营养生长，体现在植株高度、茎鲜重、叶鲜重和SPAD值的降低上。然而，COU施用，特别是100 ppm浓度，通过改善这些形态参数，成功减轻了盐诱导的损害。此外，COU调节了抗氧化酶活性，影响了酚类代谢（特别是迷迭香酸生物合成），并改变了DNA甲基化模式。这些发现表明COU作为一种天然诱导剂，在增强罗勒等草本植物对盐胁迫的耐受性方面具有潜力。然而，一些关键问题仍有待探索：COU信号传导及其与植物激素网络的相互作用机制尚不清楚；COU对特定基因位点DNA甲基化的精确影响需要进一步研究；COU在不同生长阶段、不同基因型罗勒以及其他相关物种中的长期效果和适用性也有待评估。未来的研究应致力于阐明这些分子机制，并为开发基于COU的农业应用策略铺平道路。