近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所茶樹生態(tài)栽培創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在利用外源褪黑素提高茶樹對(duì)砷脅迫的耐受性機(jī)制方面取得重要突破。相關(guān)研究結(jié)果以“Melatonin-mediated regulation of anthocyanin biosynthesis and antioxidant defense confer tolerance to arsenic stress in Camellia sinensis L”為題發(fā)表在國(guó)際著名環(huán)境科學(xué)類期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF=9.038）上。

 

　　砷是一種廣泛存在于自然界的微量元素，有劇毒并且有致癌作用，能夠通過(guò)植物積累進(jìn)入動(dòng)物和人的體內(nèi)，從而威脅人體健康。在本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)過(guò)量的砷會(huì)顯著降低茶樹葉片光合系統(tǒng)II的最大光化學(xué)效率，增加活性氧的積累和脂質(zhì)過(guò)氧化程度，從而誘發(fā)茶樹葉片中劇烈的氧化應(yīng)激反應(yīng)。而通過(guò)外源施用褪黑素，能夠選擇性地提高茶樹葉片中花青素生物合成相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)葉片中花青素積累，從而減輕了砷脅迫對(duì)茶樹葉片光系統(tǒng)的影響。同時(shí)，通過(guò)比較花青素基礎(chǔ)水平具有顯著差異的兩個(gè)茶樹品種（龍井43和紫鵑）對(duì)砷脅迫的耐受性發(fā)現(xiàn)，花青素含量高的茶樹品種紫娟具有比龍井43更強(qiáng)的砷脅迫耐受性。此外，外源施用花青素也能增強(qiáng)龍井43對(duì)砷脅迫的耐受性。上述結(jié)果表明，褪黑素可能是通過(guò)調(diào)控花青素合成代謝提高了茶樹對(duì)砷脅迫的耐受性。這項(xiàng)研究為茶樹砷脅迫應(yīng)對(duì)和保障茶葉質(zhì)量安全提供了新的思路，具有重要的研究意義。

 

　　在前期的研究工作中，研究人員已發(fā)現(xiàn)外源褪黑素能夠通過(guò)調(diào)節(jié)茶樹葉片中的氧化還原平衡增強(qiáng)茶樹對(duì)低溫脅迫的耐受性（Molecules，2018），相關(guān)成果入選了ESI學(xué)科Chemistry方向高被引論文和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院學(xué)科規(guī)范化引文影響力Top10論文。近期的研究還發(fā)現(xiàn)，外源褪黑素促進(jìn)了茶樹的光合作用和生物量的提高，并且通過(guò)調(diào)節(jié)茶葉中多酚類物質(zhì)、氨基酸和咖啡因的生物合成，降低了亞高溫條件下茶樹葉片的酚氨比，從而改善了亞高溫環(huán)境下茶樹葉片的品質(zhì)（Journal of Plant Physiology，2020）。

 

　　上述研究成果，為利用褪黑素開發(fā)新型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)控茶樹抗逆性和品質(zhì)代謝提供了理論依據(jù)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。

 

　　原文鏈接：

 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420319117

 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0176161720301632