PCE西农张显团队：NMT发现褪黑素抑制ABA引发的叶肉排K+ 为褪黑素通过抑制细胞程序性死亡延缓甜瓜叶片衰老提供证据

摘要

叶片早衰限制作物生长而降低作物产量和品质。褪黑素已被证明可以延缓叶片衰老；然而，其潜在的机制仍然不清楚。我们发现褪黑素可以抵消脱落酸（ABA）的作用，保护了光系统II，延缓在光照下附着的成熟叶片的衰老。褪黑素诱导了甜瓜respiratory burst oxidase homolog D（CmRBOHD）的表达，促进H₂O₂积累。褪黑素和H₂O₂都诱导了细胞质中自由Ca²⁺ ([Ca²⁺]_cyt)的积累，而Ca²⁺通道抑制剂抵消了褪黑素和H₂O₂延缓ABA诱导叶片衰老的作用。在拟南芥中过表达甜瓜CmRBOHD会诱导[Ca²⁺]_cyt积累并延缓叶片衰老，而缺失CmRBOHD的同源基因AtRBOHD则会抑制褪黑素诱导的[Ca²⁺]_cyt积累并延缓ABA诱导的拟南芥叶片衰老。此外，褪黑素、H₂O₂和Ca²⁺减弱了ABA诱导的K⁺外排和细胞死亡。CmRBOHD异源过表达和AtRBOHD基因缺失分别抑制和促进ABA诱导的K⁺外排。综上所述，我们的研究揭示了一种新褪黑素延缓衰老的机制，褪黑素诱导RBOHD的表达和H₂O₂的产生，促进[Ca²⁺]_cyt积累，抑制K⁺外流和细胞程序性死亡，进而延缓ABA诱导的叶片衰老。