褪黑素对缓解植物逆境胁迫作用的研究进展

褪黑素（N-乙酰-5-甲氧基色胺）是一种自然产生的吲哚胺类激素,在动物松果体合成与分泌,是一种为人熟知的作用于动物昼夜节律调节的激素。近些年,研究发现褪黑素也广泛存在于高等植物体内,对植物的各种生理活动起重要作用,尤其是可以缓解各种逆境环境对植物的损伤。经查找资料发现,国内外关于褪黑素对植物的作用的研究还不足,本文根据近几年的研究成果对褪黑素增强植物的抗逆性作用进行综述,并且对褪黑素未来的研究方向进行展望。     

褪黑素对葡萄幼苗生长及硒富集的影响

  目的  探讨在硒胁迫下外源褪黑素对葡萄生长和硒富集的影响,筛选出能够促进葡萄生长和硒富集的最佳褪黑素浓度。  方法  以‘夏黑’葡萄扦插苗为材料,采用盆栽试验,研究了在硒胁迫下褪黑素对葡萄幼苗生长、生理及硒富集的影响。  结果  不同浓度的褪黑素在一定程度上提高了葡萄幼苗的生物量和提高了根冠比,其中浓度为150 μmol L?1的褪黑素对葡萄幼苗地上部分生物量的提高幅度最大(18.22%)。褪黑素处理也在一定程度上增加了葡萄幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量,提高了光合能力和抗氧化酶活性,降低了脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、相对电导率和丙二醛含量。不同浓度褪黑素均提高了葡萄幼苗的硒含量,其中浓度为150 μmol L?1的褪黑素对葡萄幼苗地上部分硒含量的提高幅度最大(112.71%)。回归分析表明,褪黑素浓度与葡萄幼苗根系生物量、地上部分生物量、根系硒含量和地上部分硒含量均存在二次多项式或线性回归关系。  结论  外源褪黑素能促进硒胁迫下的葡萄生长和硒富集,其中以150 μmol L?1的浓度为最佳。     

褪黑素的添加减轻猪精原干细胞的氧化损伤

旨在研究褪黑素（melatonin,MT）对体外培养猪精原干细胞（spermatogonial stem cells,SSCs）的作用机制。本研究采集3头7日龄健康大白公猪睾丸,利用差速贴壁法获得SSCs。后经形态学观察、碱性磷酸酶染色、标记基因检测及免疫荧光染色鉴定后以SSCs作为试验材料,设置MT浓度梯度（0、50、250、500、1 000 μmol·mL^-1）组处理SSCs,每组设3个重复（n=3）,空白对照组加入0.1% DMSO处理,分别检测添加MT后猪SSCs的细胞活力、活性氧（reactive oxygen species,ROS）水平、谷胱甘肽（glutathione,GSH）含量及凋亡基因表达变化。结果显示：1）分离的克隆团细胞具有SSCs的生长特性,可被碱性磷酸酶染色并表达干细胞标志基因OCT4、SOX2和SSCs标志基因NANOG、PLZF、UCHL1;2）50 μmol·mL^-1以上的MT在处理48 h后可显著提高SSCs的细胞活力（P<0.05）;3） MT可显著降低猪SSCs内ROS水平（P<0.05）,极显著增加细胞内GSH含量（P<0.01）;4） MT可显著抑制猪SSCs内凋亡蛋白Bax和Caspase3的表达（P<0.05）。MT具有清除猪SSCs中的ROS,提高总GSH含量,抑制凋亡基因表达进而提高细胞活力的作用,可为养殖过程中提高公猪繁殖性能提供参考。     

胃肠道褪黑素的合成及其对消化道微生物群体影响的研究进展

胃肠道褪黑素主要是由肠嗜铬细胞分泌,具有一定昼夜节律性。褪黑素通过调控细胞因子或NF-κB等调控肠道微生物及其代谢,进而影响动物肠道微生物群体结构以及某些细菌的昼夜节律。本文主要对近几年胃肠道褪黑素的合成分泌及其生理功能、肠道微生物节律性以及褪黑素对肠道微生物的调控作用等研究进行综述,以期为胃肠道褪黑素与菌群之间调控关系的研究提供一定参考。     

褪黑素对脂多糖诱导的奶牛乳腺上皮细胞炎症反应的缓解作用

本试验旨在探讨褪黑素(MT)对脂多糖(LPS)诱导的奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)炎症反应的缓解作用及潜在机制。利用不同浓度(0.1、0.5、1.0、5.0和10.0μg/mL)的LPS处理BMECs 6和12 h后,通过测定BMECs活性和炎性细胞因子[肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)]含量,确定10μg/mL的LPS诱导12 h用于正式试验。正式试验共设7组,每组设4个重复。对照组BMECs不进行LPS诱导和MT处理,LPS组BMECs进行LPS诱导12 h,LPS+MT组BMECs进行LPS诱导12 h后再经不同浓度(1、5、10、50和100μmol/L)MT处理48 h。结果表明:1)与对照组相比,LPS组BMECs中TNF-α含量升高(P 0.05), BMECs中IL-6和IL-1β含量显著升高(P 0.05)。与LPS组相比,10和50μmol/L MT组BMECs中TNF-α含量显著降低(P 0.05),1、5、10和100μmol/L MT组BMECs中IL-6含量显著降低(P0.05),10μmol/L MT组BMECs中IL-1β含量显著降低(P0.05)。2)与对照组相比,LPS组BMECs中Toll样受体4(TLR4)蛋白表达量升高(P0.05),BMECs中核因子-κB同源蛋白(P65)和核因子-κB抑制蛋白-α(IκB-α)蛋白表达量显著降低(P0.05)。与LPS组相比,50和100μmol/L MT组BMECs中TLR4蛋白表达量显著降低(P0.05),1、10和50μmol/L MT组BMECs中P65蛋白表达量显著或极显著升高(P0.05或P0.01),1、5、10和50μmol/L MT组BMECs中IκB-α蛋白表达量显著或极显著升高(P0.05或P0.01)。由此可见,MT能够降低LPS诱导的BMECs中TNF-α、IL-1β和IL-6含量,调控LPS诱导的BMECs中TLR4、P65和IκB-α蛋白表达量,MT可能通过参与核因子-κB炎症通路缓解LPS诱导的BMECs炎症反应。     

褪黑素对内毒素血症山羊肝线粒体功能的影响

为探讨褪黑素对内毒素血症山羊肝线粒体功能的影响,将48只山羊随机分为4组,生理盐水组（saline,SL组）、内毒素组（LPS组,1 mg&#183;kg^-1）、褪黑素组（MT组,1 mg&#183;kg^-1）和褪黑素保护组（MT＋LPS组）。各组分别在处理后第3和第6小时各宰杀6只羊,取肝组织,提取肝线粒体和肝线粒体DNA（mtDNA）,检测线粒体膜电位（MMP）、ATP酶（ATPase）活性及心磷脂（CL）和肝线粒体DNA氧化产物8-羟基脱氧鸟嘌呤核苷（8-OH-dG）含量。结果显示,与生理盐水组相比,内毒素血症时山羊肝线粒体MMP显著下降,ATPase活性抑制,CL含量显著减少,8-OH-dG水平明显增加;而与内毒素组比,褪黑素保护组山羊肝线粒体MMP明显升高,ATPase活性恢复,CL含量明显增加,8-OH-dG水平显著降低。结果提示,褪黑素能减轻内毒素诱导的山羊肝线粒体损伤,保护肝线粒体功能。     

褪黑素壳聚糖微粒防止褪黑素降解并有效提高其抗旱功能

  【目的】  褪黑素可提高作物抗旱性,但容易降解。本研究试图开发具有缓释和抵御光降解能力的褪黑素壳聚糖微粒,并对其抗旱性进行评价。  【方法】  利用壳聚糖与三聚磷酸钠和果胶所产生的静电引力,使三者之间产生交联形成包裹褪黑素的杂化微粒,从而实现褪黑素的缓释和保活。确定投入褪黑素质量为5 mg时制备的褪黑素壳聚糖微粒作为试验材料(MP-MT)。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR),对褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT)表面形貌及官能团特性进行表征。采用超高效液相色谱技术,探究MP-MT对褪黑素的缓释性能和抵抗光降解的性能。以两叶一心的小麦幼苗为试材,进行灌根试验。将基质最大持水量的80%设为正常对照(CK1),基质最大持水量的40%设为干旱对照(CK2);在干旱胁迫下,设施用1.0 g/L褪黑素(MT1.0)、壳聚糖微粒(MP)和含褪黑素0.5、1.0、1.5 g/L的褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT0.5、MP-MT1.0、MP-MT1.5),共7个处理。在处理后第8天,取样分析小麦幼苗株高、干重、鲜重、叶片SPAD值、根系生长、抗氧化酶活性及丙二醛含量。  【结果】  当褪黑素投入量为5 mg时MP-MT对褪黑素的包封率最稳定,为52.14%,之后的相关试验均以该比例制备的褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT)作为试验材料。通过SEM照片发现,MP-MT微粒粒径相较于壳聚糖微粒增加且表面变粗糙。MP-MT微粒FTIR结果同时检测出现了壳聚糖、褪黑素等组分的特征峰,表明褪黑素在微粒中存在。模拟释放试验结果表明,MP-MT在pH 5.0和pH 7.0磷酸缓冲溶液下36 h的释放率分别为65.43%、50.13%。模拟光降解试验表明,可见光照射4 h时MP-MT中褪黑素的光降解率较普通MT降低了143.37%。小麦幼苗干旱胁迫试验结果表明,与MT1.0处理相比,3个MP-MT处理的小麦幼苗干重增加4.50%～22.73%,根系长度增加15.92%～32.56%,过氧化酶活性提高19.56%～20.34%,丙二醛含量降低9.77%～12.30% (P<0.05)。  【结论】  壳聚糖/三聚磷酸钠/果胶的褪黑素封装体系可以实现褪黑素的缓释和保活,显著提高干旱胁迫下小麦幼苗SPAD值,促进根系发育,提高抗氧化酶活性,从而提高小麦幼苗抗旱性。     

外源褪黑素降低黄瓜体内霜霉威残留的生理生化分析

为探究褪黑素(melatonin,Mel)对黄瓜体内农药降解中的调控作用,以黄瓜‘Y3F604’为材料,以氨基甲酯类农药霜霉威(C₉H₂₀N₂O₂)为处理试剂,采用灌根的方法研究外源施用1 mmol/L Mel对黄瓜体内霜霉威残留的影响,同时探究O₂^-·、H₂O₂、MDA、GSH和GSSG含量以及抗氧化酶和解毒酶的变化情况。结果表明,外源1 mmol/L的Mel处理显著降低了霜霉威处理48 h后黄瓜体内的霜霉威残留量。在霜霉威胁迫下,黄瓜叶片中O₂^-·、H₂O₂和MDA的含量明显增加,而外源Mel处理能够有效抑制霜霉威胁迫下黄瓜体内的O₂^-·、H₂O₂和MDA积累。与对照相比,外源Mel处理显著提高了霜霉威胁迫下SOD、CAT、POD、APX、GPX等抗氧化物酶活性,进一步促进GSH含量和总谷胱甘肽含量的增加,提高GSH/GSSG、GST与GR解毒酶活性。因此,外源施用Mel可提高黄瓜在霜霉威胁迫下的抗氧化能力和解毒能力,从而加速黄瓜体内霜霉威的代谢,是促进蔬菜残留农药降解的新途径。     

外源褪黑素对干旱胁迫下大豆氮代谢及产量的影响

以大豆品种绥农26为供试品种,利用盆栽称重法进行干旱胁迫处理,研究外源褪黑素对干旱胁迫条件下大豆叶片氮代谢关键酶活性,植株各器官酰脲含量、硝态氮含量、铵态氮含量、氮素积累以及产量的影响.结果表明:干旱胁迫导致氮代谢关键酶活性降低,无机氮含量增加,氮素积累和转运受阻,产量降低.外源褪黑素可显著提高干旱胁迫下大豆叶片氮代谢...     

干旱胁迫下外源褪黑素对小麦生长和光系统活性的影响

为了从光系统活性探讨褪黑素对干旱胁迫下小麦生长的调节作用,通过石英砂盆栽试验,设置对照（CK）、5 μmol·L^-1褪黑素处理、25 μmol·L^-1褪黑素处理、100 μmol·L^-1褪黑素处理、干旱胁迫处理、5 μmol·L^-1褪黑素+干旱胁迫处理、25 μmol·L^-1褪黑素+干旱胁迫处理及100 μmol·L^-1褪黑素+干旱胁迫处理,分析了根施褪黑素对干旱胁迫下小麦叶片生理和光合作用的影响。结果表明,干旱胁迫显著降低了小麦叶片的相对含水量、地上部生物量及光合效率,抑制了植株的生长,而干旱胁迫下25 μmol·L^-1褪黑素处理最为显著地增加了小麦叶片相对含水量、地上部生物量及叶绿素含量,并显著提高了小麦叶片的净光合速率、气孔导度、光系统Ⅱ（PS Ⅱ）的最大荧光、PS Ⅱ最大光化学效率、远红光适应下的最大P700改变量、光系统I（PSⅠ）的实际光能转换效率及PSⅠ供体侧限制引起的非光化学能量耗散的量子产量。相反,CO₂浓度和PSⅠ受体侧限制引起的非光化学能量耗散的量子产量下降。蛋白免疫杂交分析表明,外源褪黑素处理可显著减少干旱胁迫下Lhca2蛋白含量的下降。由此表明,干旱胁迫下褪黑素可通过改变叶片的水分状况和提高叶片的光合能力来减轻干旱胁迫对小麦植株生长的抑制作用。