褪黑素(melatonin)是脊椎動物體內像松果般大小的“松果腺”器官分泌的一種吲哚胺類激素，在動物中具有促進睡眠、抗衰老、調節免疫、抗腫瘤等多項生理功能。近年來證據表明，植物中也有褪黑素存在。眾多研究結果表明，外源褪黑素處理可以有效提高植物的抗性，同時在植物開花和晝夜節律變化方面起到一定的作用。在動物里，褪黑素合成分解以及信號傳導途徑研究得很清楚，但在植物里的研究則處于剛起步階段。
近日，中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室植物水分脅迫生物學學科組施海濤博士在產祝龍研究員的指導下，發現高溫脅迫下植物內源褪黑素含量持續增加，而外源褪黑素預處理可以提高植物對高溫的耐受性。在植物中與高溫相關的4個熱激轉錄因子HSFA1a、HSFA1b、HSFA1d、HSFA1e的表達受到高溫和外源褪黑素預處理的共同誘導。進一步研究發現，外源褪黑素預處理不能增強HSFA1四突變體植株對高溫的抗性，而HSFA1激活的下游熱激蛋白基因HSP的表達也受到抑制。相關結果表明，高溫環境和外源褪黑素都可以誘導HSFA1的表達，從而激活下游的基因，提高了植物對高溫的耐受性。
以上研究獲得青年創新促進會項目的共同支持。相關研究結果發表在“Journal of Pineal Research (doi: 10.1111/jpi.12219)”上。
HSFA1參與褪黑素介導的植物抗高溫應答途徑
