褪黑素通过协同调控WRKY/bHLH/ERF/MYB/NAC转录因子及水杨酸-乙烯-生长素通路增强水稻抗旱性的分子机制

为解决全球干旱胁迫对作物产量和品质的严重影响，研究人员系统探究了褪黑素（Melatonin）调控水稻抗旱性的分子机制。通过外源施加200-400 μM褪黑素，显著提升ROS清除酶活性、促进渗透调节物质积累，并利用RNA-seq揭示其通过WRKY/bHLH/ERF/MYB/NAC转录因子网络协同水杨酸(SA)、乙烯(ET)和生长素(Auxin)通路的关键作用，为作物抗逆育种提供新策略。

　　

干旱作为全球性环境威胁，严重阻碍作物生长发育。最新研究发现，褪黑素(Melatonin)这一多功能生物分子能显著提升水稻抗旱能力——外源施加200/400 μM浓度可激活超氧化物歧化酶(SOD)等ROS清除系统，降低活性氧(ROS)积累；同时刺激脯氨酸等渗透调节物质合成，维持叶片水分稳态。RNA测序(RNA-seq)显示，褪黑素通过上调氧化还原酶活性、铁离子结合(iron ion binding)及细胞壁生物合成相关基因，同时抑制氮代谢途径，重塑干旱响应网络。更关键的是，其作用机制涉及WRKY、碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)、乙烯响应因子(ERF)、MYB和NAC等转录因子(TF)家族的协同调控，并与水杨酸(SA)、乙烯(ET)和生长素(Auxin)信号通路形成分子对话(crosstalk)。该研究为解析褪黑素介导的作物抗逆机制提供了多组学证据，对农业及园艺作物抗逆品种选育具有重要指导价值。