外源褪黑素缓解干旱胁迫下甘蓝（Brassica oleracea L.）生长抑制及生理活性的机制研究

这篇研究通过完全随机设计实验，系统评估了外源褪黑素（Melatonin）对干旱胁迫下甘蓝生长及生理特性的调控作用。结果表明，100 μM褪黑素处理显著缓解了30%田间持水量（FC）导致的叶片面积（下降68.56%）、株高（下降50.23%）和光系统II光化学效率（ΦPSII，下降50.73%）等指标恶化，并通过增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）等抗氧化酶活性，降低过氧化氢（H2 O2 ）和丙二醛（MDA）含量，维持细胞结构和膨压。研究为干旱逆境农业提供了新型植物生长调节策略。

　　

褪黑素对干旱胁迫下甘蓝的生理调控机制

生长特性的改善
干旱胁迫显著抑制甘蓝生长，30%田间持水量（FC）处理导致株高和叶面积分别降低50.23%和68.56%。外源褪黑素（100 μM）处理使50%FC条件下的株高恢复24.05%，叶面积增加26.42%。显微结构观察显示，褪黑素维持了叶片栅栏组织和海绵组织的完整性，尤其在70%FC+褪黑素处理中细胞结构与对照组相近。

光合系统的保护作用
干旱胁迫导致SPAD值（叶绿素相对含量）下降37.65%，总叶绿素含量降低54.53%。褪黑素通过抑制活性氧（ROS）对叶绿体的破坏，使50%FC+褪黑素处理的叶绿素a含量提升25.21%。光化学参数分析表明，褪黑素显著提高线性电子流（LEF）和ΦPSII，同时降低非光化学淬灭（ΦNPQ），表明其能优化光能分配，减少热耗散。

抗氧化防御系统的激活
干旱胁迫下，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性分别提升50.94%和129.11%。褪黑素进一步强化该响应，50%FC+褪黑素处理的SOD活性达291.7 μmol·g^-1
FW，较干旱单独处理提高21.15%。次级代谢产物中，总酚类（TPC）和总黄酮（TFC）含量在褪黑素处理下分别增加34.46%和27.35%，协同增强2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）自由基清除能力。

氧化损伤的缓解
30%FC处理使过氧化氢（H₂
O₂
）和丙二醛（MDA）含量分别增加176.96%和236.09%，而50%FC+褪黑素处理使两者降低34.04%和29.2%。热图分析显示，褪黑素在中等干旱（50%FC）条件下效果最显著，能将抗氧化酶活性与光合参数聚类为协同响应模块。

结论与应用前景
该研究证实褪黑素通过多靶点调控（包括抗氧化酶激活、光合机构维护和细胞结构稳定）缓解干旱胁迫。在农业实践中，叶面喷施100 μM褪黑素可作为干旱敏感区甘蓝栽培的可行策略，尤其适用于中等干旱条件（50%FC），为气候适应性农业提供理论依据。