盐胁迫是全球玉米生产的主要非生物胁迫之一，严重影响种子萌发和幼苗生长。褪黑素（Melatonin, MT）是一种植物激素，已被证实可通过抗氧化、调节激素平衡和代谢途径提高植物抗逆性，但其对玉米盐胁迫下种子萌发的分子机制尚不明确。本研究通过整合转录组、miRNA-seq和代谢组学分析，揭示外源褪黑素调控玉米种子盐胁迫耐受性的分子网络。

1题目

文章题目：Integrative analyses of transcriptome, microRNA-seq and metabolome reveal insights into exogenous melatonin-mediated salt tolerance during seed germination of maize

发文单位：江苏省作物基因组学与分子重点实验室；江苏省现代生产协同创新中心；农业与农产品安全教育部国际联合研究实验室

2杂志

Plant Growth Regulation；IF=3.5分

3链接

https://doi.org/10.1007/s10725-024-01138-w

4检测方法

Norminkoda提供了ABA检测

5主要内容

1.褪黑素显著提高盐胁迫下玉米种子萌发率

萌发率：100 mM NaCl显著抑制种子萌发（萌发率下降25%），而10 μM MT预处理使萌发率降幅降至11%。

根系生长：MT处理促进盐胁迫下主根伸长

2.转录组分析：褪黑素调控多通路基因表达

DEGs数量：盐胁迫组 vs 对照组（4,513 DEGs）；MT处理组 vs 盐胁迫组（3,277 DEGs）。

关键通路：

抗氧化系统：上调NAC、bHLH等转录因子，增强POD、CAT活性（图3C）。

激素信号：上调细胞分裂素、生长素合成基因，下调脱落酸（ABA）信号通路（图3D）。

次生代谢：苯丙烷类、黄酮类代谢途径基因表达上调

3. miRNA-seq分析：褪黑素调控关键miRNA-靶基因网络

差异miRNA：共鉴定54个差异表达miRNA（如zma-miR159a/c、zma-miR167a/e/g）。

靶基因功能：靶基因涉及转录因子（MYB、ERF）、氧化还原过程。

miRNA-激素互作：miRNA调控ABA、细胞分裂素等激素信号通路。

4 代谢组学：褪黑素改变代谢物丰度

差异代谢物：42种代谢物在盐胁迫与MT处理组间显著差异（如氨基酸、脂质、次生代谢物）。

关键通路：

• 氨基酸代谢：褪黑素促进脯氨酸、谷氨酸积累。

• 次生代谢：异喹啉生物碱、甜菜碱合成增强。

5 生理指标变化

抗氧化能力：MT处理显著提高羟基自由基清除率和总抗氧化能力（T-AOC），降低H₂O₂含量。

能量代谢：淀粉分解酶（α-淀粉酶、β-淀粉酶）活性增强，可溶性糖含量升高。

激素水平：褪黑素自身含量在盐胁迫下升高19.57倍，同时上调细胞分裂素和赤霉素。

6总结

核心结论：褪黑素通过激活抗氧化系统、调节激素平衡（如细胞分裂素、ABA）、促进次生代谢物合成，增强玉米种子盐胁迫下的萌发能力。

应用价值：为培育耐盐玉米品种提供了新策略，未来可结合基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）靶向调控关键基因（如bHLH、MYB）。

局限与展望：需进一步解析褪黑素信号通路与盐胁迫响应网络的互作机制。

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