综述：褪黑素——植物生长调控与保护的守护天使

这篇综述系统阐述了褪黑素（Melatonin）作为植物内源性吲哚胺的多效性作用，涵盖其生物合成途径、与植物激素（如IAA、ABA）的协同调控机制，以及在抗逆（ROS清除、MAPK信号通路激活）和抗真菌（靶向Mps1激酶）中的应用潜力，为开发天然源杀菌剂和农业创新策略提供了理论依据。

　　

褪黑素在植物中的多维度作用机制

1. 引言
   褪黑素（N-乙酰基-5-甲氧基色胺）作为一种高度保守的吲哚胺，通过与其他植物激素（如生长素、脱落酸）的协同作用，调控种子萌发、根系发育和果实成熟等关键生理过程。近年研究发现，其衍生物可作为广谱抗真菌候选药物，靶向病原菌关键蛋白如Mps1激酶，抑制磷酸化过程。

2. 生物合成途径
   植物中褪黑素主要在叶绿体和线粒体合成，涉及6种关键酶：色氨酸脱羧酶（TDC）、5-羟色胺N-乙酰转移酶（SNAT）等。四条独立途径均以5-羟色胺为中间体，其合成效率受亚细胞定位差异调控。

3. 植物生长调控
   • 种子萌发：通过激活SOD和过氧化氢酶（CAT）减少自由基损伤（棉花实验，20 μM）。
   • 根系发育：调控IAA极性运输促进不定根形成（番茄实验，50 μM）。
   • 叶片衰老：抑制ABA介导的叶绿素降解（甘蓝实验）。
   • 果实品质：调节ROS/H₂O₂水平提升番茄抗病性。

4. 抗逆机制
   • 非生物胁迫：通过PMTR1受体感知盐/渗透胁迫，上调HSFA1s等热激蛋白表达（图2B）。
   • 重金属解毒：促进螯合肽合成隔离镉离子（水稻实验）。
   • 生物胁迫：激活MAPKK4/5/7/9-MAPK3/6级联反应，诱导防御基因表达（图3）。

5. 协同效应
   • 与IAA协同促进侧根发育（拟南芥实验）。
   • 与异稻瘟净联用抑制稻瘟病菌Lcl1蛋白（图5D）。
   • 纳米零价铁（nZVI）组合降低水稻镉积累80%。

6. 抗真菌应用
   • 直接抑制：5 mM浓度可完全抑制烟草疫霉菌菌丝生长（图6A）。
   • 衍生物开发：通过理性设计获得Mt-23（抑制Mps1，EC₅₀=1.2 μM）和M-12（干扰脂质代谢）。

7. 展望
   未来研究方向包括：AI辅助衍生物设计、荧光示踪定位技术应用，以及与环境修复技术的协同创新。这些突破将推动褪黑素在绿色农业和病害防控领域的产业化进程。