褪黑素修复苜蓿幼苗 UV-B 辐射损伤:解锁豆科植物抗逆新密码

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Protoplasma 2.5

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  为探究豆科植物对 UV-B 辐射的响应及机制,研究人员以苜蓿为材料,用外源褪黑素(Melatonin)、香豆素(coumarin)、5 - 羟色胺(5-hydroxytryptamine)预处理。结果显示,UV-B 辐射会损伤苜蓿,褪黑素能修复,5 - 羟色胺也有效,香豆素无明显作用,为相关研究提供依据。

  褪黑素(Melatonin)是调节植物生长发育和应对多种非生物胁迫的重要内源性信号分子。UV-B 是太阳光的固有成分,由于植物固着生长的特性,相较于其他非生物胁迫因素,它们对 UV-B 辐射尤为敏感。此前研究表明,褪黑素在拟南芥(Arabidopsis)对 UV-B 辐射的信号响应及抗性中发挥关键作用。然而,关于褪黑素在豆科植物应对 UV-B 辐射时的生物学效应报道较少。
研究人员选用经外源褪黑素、香豆素(coumarin)或 5 - 羟色胺(5-hydroxytryptamine)预处理的苜蓿作为实验材料,通过检测下胚轴伸长、细胞内活性氧(ROS)积累、生理化学反应、抗氧化防御能力及其相关基因表达,探究植物体内褪黑素代谢与 UV-B 辐射之间的相互作用。

结果显示,UV-B 辐射显著抑制苜蓿幼苗下胚轴伸长,改变叶片表型和光合参数,诱导 ROS 水平上升、细胞膜受损,除过氧化物酶(POD,Peroxidase)外,其他抗氧化酶活性降低,相关基因表达下调。不过,外源褪黑素能够激活抗氧化防御系统、提高光合效率,有效修复 UV-B 辐射造成的损伤。研究还发现,5 - 羟色胺处理可通过增加内源性褪黑素发挥相似的生物学效应,而香豆素处理则无明显改善效果。

这些研究数据为深入理解豆科植物对 UV-B 辐射的响应及其分子机制奠定了实验基础,填补了该领域的研究空白。

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