多組學分析揭示褪黑素在番茄應對夜間低溫中的調節作用
日期:2022-11-04 16:34:00
2022年10月19日,開源期刊(kan)Antioxidants(IF=7.675,Q1)在線發表了沈陽農(nong)(nong)業大(da)(da)學(xue)、華南(nan)農(nong)(nong)業大(da)(da)學(xue)和酒泉市(shi)農(nong)(nong)業科學(xue)研究(jiu)院聯合署名的文章“Integrated Physiological, Transcriptomic, and Proteomic Analyses Reveal the Regulatory Role of Melatonin in Tomato Plants’ Response to Low Night Temperature”。近年來的(de)(de)研究(jiu)表(biao)明,褪(tun)黑素(su)(su)在植物(wu)生(sheng)長(chang)發育過程中具有多種(zhong)調控作(zuo)用(yong),尤(you)其是(shi)(shi)作(zuo)為抗氧化劑或信號分(fen)(fen)子在提高作(zuo)物(wu)抗逆性(xing)上發揮(hui)重要(yao)作(zuo)用(yong)。在北(bei)方(fang)地區(qu)、低(di)(di)溫(wen)(wen)是(shi)(shi)限制設(she)施(shi)蔬菜生(sheng)產(chan)的(de)(de)主要(yao)環境(jing)(jing)因(yin)素(su)(su),在這項研究(jiu)中作(zuo)者(zhe)綜(zong)合(he)利用(yong)光(guang)合(he)熒光(guang)分(fen)(fen)析(xi)、氣孔(kong)和(he)(he)葉綠(lv)體(ti)結(jie)(jie)構(gou)觀察、生(sheng)理(li)(li)生(sheng)化分(fen)(fen)析(xi)、轉錄組(zu)和(he)(he)蛋白質組(zu)學(xue)的(de)(de)方(fang)法(fa)系統分(fen)(fen)析(xi)了褪(tun)黑素(su)(su)對低(di)(di)夜(ye)溫(wen)(wen)脅(xie)迫(po)(po)下番(fan)茄葉片光(guang)合(he)性(xing)能(neng)的(de)(de)調控。研究(jiu)結(jie)(jie)果表(biao)明,外(wai)源褪(tun)黑素(su)(su)處理(li)(li)顯(xian)著提高了低(di)(di)夜(ye)溫(wen)(wen)脅(xie)迫(po)(po)下番(fan)茄葉片光(guang)合(he)和(he)(he)蒸騰(teng)速(su)率、以(yi)及氣孔(kong)開度,減輕(qing)了低(di)(di)夜(ye)溫(wen)(wen)對番(fan)茄葉片葉綠(lv)體(ti)結(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)損傷程度。褪(tun)黑素(su)(su)處理(li)(li)能(neng)夠加強光(guang)系統Ⅰ的(de)(de)光(guang)保護從而減輕(qing)低(di)(di)夜(ye)溫(wen)(wen)導致的(de)(de)光(guang)抑制。作(zuo)者(zhe)利用(yong)轉錄組(zu)和(he)(he)蛋白質組(zu)學(xue)技術篩選到受褪(tun)黑素(su)(su)調控的(de)(de)與信號轉導、環境(jing)(jing)適應(ying)性(xing)和(he)(he)葉綠(lv)體(ti)功能(neng)維持相(xiang)關的(de)(de)基因(yin)和(he)(he)一些關鍵轉錄因(yin)子。這項研(yan)究表(biao)明褪(tun)(tun)黑(hei)素能(neng)夠有(you)效緩解(jie)低夜溫對(dui)番茄葉片光合性能(neng)的(de)(de)抑(yi)制,研(yan)究結(jie)果為進(jin)一步挖掘(jue)褪(tun)(tun)黑(hei)素調控低溫抗(kang)性的(de)(de)信號通路提供了新見解(jie)。以下(xia)是(shi)相關研究(jiu)結果。圖1 外源褪黑(hei)素對低夜溫脅迫番茄葉(xie)片抗(kang)氧化系(xi)統和葉(xie)綠體結構完整性的(de)影響圖2 外源褪黑素(su)對(dui)低夜(ye)溫(wen)脅(xie)迫下番茄(qie)葉片氣(qi)孔開度和(he)光合氣(qi)體交換參數的(de)影響(xiang)圖(tu)3 外源褪黑素對低夜溫脅迫番茄葉片光能分(fen)配和(he)電子傳遞活性的影響圖4 外(wai)源褪黑素對低夜溫脅迫番茄植株光(guang)合氣體交換和葉綠素熒(ying)光(guang)的影響圖5 褪黑素處理(li)和未(wei)處理(li)的番(fan)茄植株在夜間低(di)溫下的差異表達基因 (DEG) 分析(xi)圖6 Go和KEGG富(fu)集分析褪黑素在夜間(jian)低溫下調節(jie)番茄葉片中的DEG圖7 褪(tun)黑素(su)處(chu)理(li)和(he)未(wei)處(chu)理(li)的番茄植株在夜間低溫下(xia)的差異表(biao)達蛋白 (DEP) 分析圖(tu)8 褪黑素在夜(ye)間低溫下(xia)調(diao)節(jie)番茄葉片中DEP的Go和KEGG富集(ji)分析Yang Xiaolong, Yumeng Zhang, Ting Liu, Jiali Shi, Mingfang Qi, Yufeng Liu, and Tianlai Li. 2022. . Antioxidants 11, no. 10: 2060.感謝(xie)文章第一(yi)作(zuo)者楊小龍(long)博士對本(ben)文翻譯整理的大力支持(chi)。