植物也有“褪黑素”？科学家揭秘它的神奇作用！

我们都知道，人和动物体内有“褪黑素”，它常被称为“睡眠激素”，主要帮助我们调节昼夜节律。但你知道吗？植物体内也有褪黑素！ 而且它在植物世界里扮演着更复杂、更重要的角色。

植物褪黑素的发现之旅：

• 褪黑素最早1915年在动物（牛脑）中被发现。
• 1995年，科学家们才在不同植物中鉴定出褪黑素的存在，至今刚好30年。
• 2018年，中国科学院西双版纳热带植物园的陈奇研究员团队，成功发现了植物中的第一个褪黑素受体——PMTR1。这就像找到了植物体内接收褪黑素信号的“钥匙孔”，为深入研究它的功能打开了大门。

植物褪黑素：不止“睡觉”，更是“多面手”

与动物主要调节睡眠不同，植物褪黑素的作用广泛得多：

1. “建筑师”：调控生长发育。 它参与植物从种子萌发、根茎叶生长到开花结果等多个生命过程。
2. “保镖”：增强抗逆能力。 当植物遇到干旱、高温、寒冷、病虫害、重金属污染等**压力（胁迫）**时，褪黑素能帮助植物提高抵抗力，更好地生存下来。

图1 动物(a)和植物(b)褪黑素合成途径

植物如何制造和使用褪黑素？

• 合成更复杂： 植物合成褪黑素比动物复杂得多，它的“生产线”分布在细胞的好几个“车间”里：内质网、叶绿体、线粒体和细胞质。植物能根据自身需要（比如是否遇到压力），精细调控褪黑素的产量。

• 信号传递： 褪黑素结合到它的受体PMTR1上后，会启动一系列信号传递：

  • 它会通过G蛋白影响一个关键的ROS-Ca2+信号中枢（这涉及植物的压力反应）。
  • 它还会激活MAPK级联反应（这像是一连串的信号“接力棒”，最终影响基因表达和细胞反应）。

• 核心作用：平衡大师。 通过这些灵活的合成和信号通路，植物褪黑素就像一个精妙的“平衡大师”，协调着植物的正常生长发育和应对外界压力这两大需求之间的平衡。

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图2 植物褪黑素在平衡植物生长发育和胁迫抗性中的功能

研究意义

• 理解生命奥秘： 增进了我们对植物如何感知环境、调控自身以适应变化的根本理解。
• 农业新希望： 为未来开发更绿色、更高效的农业技术提供了全新思路。例如，通过调控作物自身的褪黑素水平，可能帮助作物既高产又稳产，更好地应对气候变化带来的挑战（如干旱、高温）。

总结：

• 植物褪黑素发现30年，是植物体内的关键信号分子。
• 版纳植物园陈奇研究员团队在2018年发现了它的首个受体PMTR1。
• 它不仅是植物的“生长调节剂”，更是强大的“抗压保镖”。
• 它通过复杂的“细胞工厂”合成和精密的“信号网络”发挥作用，平衡植物的生长与抗逆。
• 这项研究为未来提高作物产量和抗性带来了新希望！

作者：陈奇

原文：植物褪黑素合成、信号及功能研究进展

链接：http://xtbg.cas.cn/2022/kxyj01/kydt_1/202503/t20250323_7563481.html