葡萄中褪黑素对NaHCO3胁迫的响应及外源褪黑素缓解NaHCO3胁迫的作用机制

以一年生‘福客’(‘Frontenac’)葡萄(Vitis sp.)盆栽扦插苗为试材,研究85 mmol·L^(-1) NaHCO_3胁迫处理对葡萄不同器官褪黑素、5-羟色胺和2-羟基褪黑素含量的影响,并进行外源浇灌褪黑素处理,研究外源褪黑素对碱胁迫下有机渗透调节物质和离子含量及离子转运相关基因表达的影响。结果表明,NaHCO_3胁迫后,葡萄根、茎和叶中的褪黑素含量降低,以根和茎中的降低幅度较大,葡萄根系中5-羟色胺的含量显著增加,褪黑素的代谢产物2-羟基褪黑素在根中大幅降低,却在叶片中大量积累;NaHCO_3胁迫下,外源褪黑素显著降低了叶片O_2^(-·)产生速率和H_2O_2含量,增加了有机渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量,降低了叶片中Na^+含量,但增加了叶片中K^+含量。褪黑素处理提高了NaHCO_3胁迫下葡萄叶片中VvNHXP和VvHKT家族基因的表达。综上,碱胁迫下根系合成褪黑素代谢前体物质5-羟色胺,并向地上部运输,主要在叶片中清除自由基,调节有机渗透调节物质含量,并通过上调离子转运蛋白VvNHXP和VvHKT家族基因的表达,维持胞内离子平衡,进而缓解NaHCO_3对膜系统的伤害。