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近日，園藝學院瓜類作物種質資源與遺傳育種研究團隊在國際知名期刊《Plant Cell & Environment》上發表了題為“Melatonin delays ABA-induced leaf senescence via H2O2-dependent calcium signaling”的研究論文，揭示了褪黑素通過H2O2和Ca2+信號通路延緩甜瓜葉片衰老的機理。

葉片早衰抑制植物生長發育，進而影響作物的產量和品質。甜瓜（Cucumis melo L.）是我國重要的園藝作物。低溫、高溫、干旱、病蟲害等多種逆境易導致甜瓜葉片早衰，降低產量和果實品質。脫落酸（ABA）是誘導植物葉片衰老的關鍵植物激素之一。研究表明褪黑素在調節葉片衰老過程中與ABA存在拮抗作用，但其作用機制仍不清楚。

該研究發現外源褪黑素可以保護光系統Ⅱ，延緩ABA脅迫下甜瓜成熟葉片的衰老。高濃度ABA脅迫下，褪黑素誘導了甜瓜respiratory burst oxidase homolog D（CmRBOHD）的表達，促進H2O2的積累。褪黑素和H2O2均能誘導細胞質中游離Ca2+（[Ca2+]cyt）的積累，而Ca2+通道抑制劑抵消了褪黑素和H2O2延緩葉片衰老的作用。在擬南芥中過表達甜瓜CmRBOHD基因誘導了[Ca2+]cyt積累并延緩擬南芥葉片衰老，而擬南芥中AtRBOHD基因缺失抑制了ABA脅迫下褪黑素對[Ca2+]cyt的誘導和對葉片衰老的延緩作用。此外，褪黑素、H2O2和Ca2+抑制了ABA誘導的K+外流和細胞死亡。CmRBOHD異源過表達和AtRBOHD基因缺失分別抑制和促進了ABA對K+外流的誘導。

綜上所述，該研究揭示了一種新的褪黑素延緩葉片衰老的機制。褪黑素可以誘導CmRBOHD的表達和H2O2的積累。H2O2的增加誘導了了[Ca2+]cyt積累，抑制K+外流和細胞死亡，進而延緩ABA誘導的葉片衰老。

園藝學院李好副教授為論文通訊作者，博士研究生郭延亮為論文第一作者。該研究得到了國家現代農業產業技術體系、國家自然科學基金、陜西省科技創新團隊、陜西省青年科技新星和西北農林科技大學仲英青年學者等項目資助。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14482