外源褪黑素不同浓度对玉米幼苗干旱胁迫的生理及转录组响应影响

《BMC Plant Biology》：Physiological and transcriptomic responses associated with melatonin-mediated alleviation of drought injury in maize seedlings

【字体：大中小】 时间：2026年10月23日 来源：BMC Plant Biology 5.6

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　　摘要背景干旱通过抑制生长和促进氧化损伤来限制玉米的生长发育，而外源褪黑素因其缓解植物干旱胁迫的潜力而受到广泛研究。然而，玉米幼苗对外源褪黑素的浓度特异性生理和转录反应仍不清楚。玉米幼苗分别接受了正常浇水、干旱处理，或干旱叠加50 μmol L?1（M1）或100 μmol L?1

摘要

背景

干旱通过抑制生长和促进氧化损伤来限制玉米的生长发育，而外源褪黑素因其缓解植物干旱胁迫的潜力而受到广泛研究。然而，玉米幼苗对外源褪黑素的浓度特异性生理和转录反应仍不清楚。玉米幼苗分别接受了正常浇水、干旱处理，或干旱叠加50 μmol L^?1（M1）或100 μmol L^?1（M2）褪黑素的处理，持续7天。

结果

干旱显著降低了幼苗的高度、茎干直径和SPAD值，叶片长度也有所减少；活性氧相关的染色和MDA积累也有所增加。两种褪黑素处理都部分缓解了这些与干旱相关的效应，但它们的响应特征不同：M1处理下超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活性最高，而M2处理更有效地降低了MDA并维持了SPAD值。差异表达分析分别在干旱与对照组（CK）、M1与干旱以及M2与干旱的比较中发现了1232、320和899个差异表达基因。功能分析将这些基因与氧化还原过程、苯丙素和黄酮类代谢、细胞壁结构、多糖代谢以及膜脂相关过程联系起来。Zm00001eb006180基因被标记为ZmEREB180，由于它属于WGCNA粉红色模块，并且其表达在干旱条件下受到抑制，同时与褪黑素处理后的恢复相关，因此被确定为一个潜在的干旱响应基因。在玉米自交系B104中，该基因的过表达与干旱胁迫下植株地上部分和根系表现的改善有关。然而，由于过表达实验使用了不同的遗传背景且未包含褪黑素处理，这些结果并不能确定ZmEREB180参与了褪黑素诱导的耐旱性或在其中起中介作用。

结论

总体而言，外源褪黑素通过协调的生理和转录组反应减轻了干旱造成的伤害，而这些反应在不同浓度下的表现存在差异。

背景

干旱通过抑制生长和促进氧化损伤来限制玉米的生长发育，而外源褪黑素因其缓解植物干旱胁迫的潜力而受到广泛研究。然而，玉米幼苗对外源褪黑素的浓度特异性生理和转录反应仍不清楚。玉米幼苗分别接受了正常浇水、干旱处理，或干旱叠加50 μmol L^?1（M1）或100 μmol L^?1（M2）褪黑素的处理，持续7天。

结果

干旱显著降低了幼苗的高度、茎干直径和SPAD值，叶片长度也有所减少；活性氧相关的染色和MDA积累也有所增加。两种褪黑素处理都部分缓解了这些与干旱相关的效应，但它们的响应特征不同：M1处理下超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活性最高，而M2处理更有效地降低了MDA并维持了SPAD值。差异表达分析分别在干旱与对照组（CK）、M1与干旱以及M2与干旱的比较中发现了1232、320和899个差异表达基因。功能分析将这些基因与氧化还原过程、苯丙素和黄酮类代谢、细胞壁结构、多糖代谢以及膜脂相关过程联系起来。Zm00001eb006180基因被标记为ZmEREB180，由于它属于WGCNA粉红色模块，并且其表达在干旱条件下受到抑制，同时与褪黑素处理后的恢复相关，因此被确定为一个潜在的干旱响应基因。在玉米自交系B104中，该基因的过表达与干旱胁迫下植株地上部分和根系表现的改善有关。然而，由于过表达实验使用了不同的遗传背景且未包含褪黑素处理，这些结果并不能确定ZmEREB180参与了褪黑素诱导的耐旱性或在其中起中介作用。