外源性褪黑素通过促进辣椒（Capsicum annuum L. var. cerasiforme Bailey）表皮蜡中长链烷烃的合成，增强了其耐寒性

《Journal of Pineal Research》：Exogenous Melatonin Enhances the Cold Resistance of Pepper (Capsicum annuum L. var. cerasiforme Bailey) by Promoting the Synthesis of Long-Chain Alkanes in the Epicuticular Wax

褪黑素通过上调辣椒幼苗表皮蜡中长链烷烃生物合成增强抗寒性，改善光合效率并抑制氧化损伤。

　　

摘要

辣椒（Capsicum annuum L. var. cerasiforme Bailey）对低温非常敏感，这限制了其在较冷地区的种植。虽然已知褪黑素（MT）可以通过抗氧化和激素途径提高植物的耐寒性，但其在调节角质层蜡质成分中的作用仍不清楚。在本研究中，我们发现外源褪黑素的应用通过上调表皮蜡中长链烷烃的生物合成显著提高了辣椒幼苗的耐寒性。生理评估显示，在4°C条件下处理8小时后，褪黑素（100 μM）使光合速率（P_n）提高了65.66%，增强了抗氧化酶（CAT、POD、SOD）的活性，并将丙二醛（MDA）含量降低了20.88%。转录组学和气相色谱-质谱（GC–MS）分析鉴定出两个关键的烷烃生物合成基因：CaCER1-like 和 CaCER1-like1。CaCER1-like 的表达是由外源褪黑素特异性诱导的，而 CaCER1-like1 主要是在低温胁迫下上调的。这种协调的转录激活增强了C27、C29和C31烷烃的积累。除了通过低温诱导的烷烃生物合成外，褪黑素处理还使总烷烃含量增加了25.5%（MT8组相比CK8组），其中关键的C31烷烃含量增加了27.5%。这些化合物占蜡质的57.7%以上。扫描电子显微镜（SEM）成像进一步显示，褪黑素诱导的蜡质结晶从层状结构转变为聚集结构，表皮间隙减少，表明非气孔水分流失可能有所降低。这些发现揭示了褪黑素通过改变蜡质成分来增强耐寒性的新机制，为在寒冷气候下改善辣椒种植提供了潜在策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

RNA-Seq的原始数据已上传至NCBI SRA，访问号为PRJNA1203360。这些数据于2025-01-10发布。