近日，中国农业科学院茶叶研究所茶树生态栽培创新团队在利用外源褪黑素提高茶树对砷胁迫的耐受性机制方面取得重要突破。相关研究结果以“Melatonin-mediated regulation of anthocyanin biosynthesis and antioxidant defense confer tolerance to arsenic stress in Camellia sinensis L”为题发表在国际著名环境科学类期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF=9.038）上。
砷是一种广泛存在于自然界的微量元素，有剧毒并且有致癌作用，能够通过植物积累进入动物和人的体内，从而威胁人体健康。在本研究中，研究人员发现过量的砷会显著降低茶树叶片光合系统II的最大光化学效率，增加活性氧的积累和脂质过氧化程度，从而诱发茶树叶片中剧烈的氧化应激反应。而通过外源施用褪黑素，能够选择性地提高茶树叶片中花青素生物合成相关基因的表达，促进叶片中花青素积累，从而减轻了砷胁迫对茶树叶片光系统的影响。同时，通过比较花青素基础水平具有显著差异的两个茶树品种（龙井43和紫鹃）对砷胁迫的耐受性发现，花青素含量高的茶树品种紫娟具有比龙井43更强的砷胁迫耐受性。此外，外源施用花青素也能增强龙井43对砷胁迫的耐受性。上述结果表明，褪黑素可能是通过调控花青素合成代谢提高了茶树对砷胁迫的耐受性。这项研究为茶树砷胁迫应对和保障茶叶质量安全提供了新的思路，具有重要的研究意义。
在前期的研究工作中，研究人员已发现外源褪黑素能够通过调节茶树叶片中的氧化还原平衡增强茶树对低温胁迫的耐受性（Molecules，2018），相关成果入选了ESI学科Chemistry方向高被引论文和中国农业科学院学科规范化引文影响力Top10论文。近期的研究还发现，外源褪黑素促进了茶树的光合作用和生物量的提高，并且通过调节茶叶中多酚类物质、氨基酸和咖啡因的生物合成，降低了亚高温条件下茶树叶片的酚氨比，从而改善了亚高温环境下茶树叶片的品质（Journal of Plant Physiology，2020）。
上述研究成果，为利用褪黑素开发新型植物生长调节剂调控茶树抗逆性和品质代谢提供了理论依据，具有重要的应用价值。相关研究得到了国家重点研发计划、中国农业科学院科技创新工程和国家自然科学基金项目的支持。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420319117
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0176161720301632
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