综述：植物中褪黑素介导的代谢重编程与应激适应

《Plant Cell Reports》：Melatonin-mediated metabolic reprogramming and stress adaptation in plants

　　

摘要

主要信息

褪黑素通过重编程初级和次级代谢以及协调活性氧、一氧化氮和植物激素信号，作为植物胁迫适应的多功能调节剂发挥作用。将代谢组学与转录组学和蛋白质组学相结合为这些机制提供了新的见解，并突出了褪黑素作为在多种环境胁迫下增强作物韧性和生产力的有前景策略。

摘要

植物作为固着生物，持续暴露于多种环境挑战中，这些挑战破坏了细胞稳态并降低了作物生产力。为了在这种条件下生存，植物已经进化出复杂的防御机制，涉及代谢重编程和协调的分子信号网络。在参与胁迫适应的调节分子中，褪黑素（N-乙酰-5-甲氧基色胺）已成为一种多功能信号化合物，在植物生长、发育和胁迫耐受中发挥关键作用。作为强效抗氧化剂和信号调节剂，褪黑素调节多个代谢途径，这些途径与能量代谢、氨基酸生物合成、碳水化合物代谢和次级代谢产物产生相关。这些代谢调整增强了渗透保护剂、抗氧化剂和防御相关代谢物的积累，从而提高了植物在胁迫下的韧性。代谢组学的最新进展，结合转录组学和蛋白质组学，为褪黑素介导的植物代谢调节提供了更深入的见解。高通量分析平台如液相色谱-质谱联用（LC-MS）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）和核磁共振（NMR）能够对胁迫响应代谢物进行全面分析，并揭示褪黑素如何编排代谢网络重编程。新兴证据表明，褪黑素与活性氧、一氧化氮和多种植物激素相互作用，调节基因表达、蛋白质丰度和代谢物积累，从而将胁迫感知与生理适应相结合。本综述总结了目前关于褪黑素生物合成、信号通路、交叉对话以及其在多种胁迫下调节初级和次级代谢作用的知识。重点强调了代谢组学驱动的见解和多组学整合，以阐明褪黑素介导胁迫耐受的分子机制，并支持提高作物韧性和生产力的策略。