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2021年2月6日发(作者：二度宫颈糜烂)
褪黑素在植物中的功能分析

一．

褪黑素简介

（
1
）

褪黑素的分子式为
C13H16N2O2
，
相对分子质量为
232.27
，
熔点为
116
～

118℃，
褪黑素的生物合成主要是在松果腺细胞内进行，以色氨酸为原 料，经羟化、脱羧及
N-
乙酰转移酶等的催化作用，最终形成褪黑素。

（
2
）

褪黑素（
(N-acetyl-5-methox ytryptamine
，
N-
乙酰基
-5-
甲氧基色胺）作为一种 主要
由松果体分泌的（哺乳动物和人）神经内分泌激素（吲哚胺类激素，主要在夜间分
泌），
有调节睡眠

/
觉醒周期、
免疫调节、
细胞凋亡调 节及抗氧化等多种生理功能。
在正常生理状态下，人类和哺乳动物血清褪黑素浓度呈昼夜节律性波动，表 现为夜
间分泌达到峰值，白天则降至谷值。

（
3
）

褪黑素的化学结构：


二．

褪黑素在植物中的功能分析

（
1
）褪黑素对植物生长调节的作用

①
促进根的生长与再生：

（
i
）

在植 物中褪黑素具有与吲哚乙酸（ＩＡＡ）相似的生理功能。可能因为褪黑素
与吲哚乙酸具有相似的结构，所 以它可能结合在吲哚乙酸受体上行使相应功能
;
（
ii
）

低浓度可以促进不定根和侧根的形成，高浓度则起抑制作用。因此，褪黑素促
进植物生根的作用与其施 加浓度密切相关，主要作用方式是以提高内源吲哚乙
酸的含量为主
;
（实验植物：羽扇 豆、樱桃）

（
iii
）

与吲哚乙酸的内源含量水平相近 ，推测二者可能协同进植物的生长发育。
（实验
植物：羽扇豆、单子叶大麦、燕麦、

牧草）

②
提高种子萌发率：

褪黑素很容易进入种子内部 ，
并且褪黑素具有抗氧化能力，
因此可以保护种子内的脂类抵抗
氧化伤害，从而提高了 其活力和萌发率；

③
对植物繁殖的调节作用：


植物内 源褪黑素的含量变化可能会影响花的发育，对植物的繁殖有一定的作用，起到类似
开关的作用，引导植物 由有性向无性生殖转换。


（
2
）褪黑素在植物中的抗氧化作用

①
原理：

（
i
）

褪黑素吲哚环５位上的甲氧基和侧链上的

Ｎ－

乙酰基是褪黑素清除活性氧

（ＲＯＳ）的必需基团。褪黑素主要通过提供电子来清除ＲＯＳ，失

去电子后
褪黑素本身变成了毒性很低的吲哚阳离子，后者进一步清除ＲＯＳ，转变成

Ｎ
１

－乙酰－Ｎ
２

－甲

酰－５

－甲氧犬脲酰胺（ＡＦＭＫ）
，ＡＦＭＫ

比褪黑
素具有更强的抗氧化作用，两者协同作用，进一步增强了

褪黑素对ＲＯＳ的清
除作用
;
（
ii
）

褪黑素还可通过其受体影响细胞及组织内的一些氧化和抗氧化酶类，如能增强
超氧化物歧化酶

（

ＳＯＤ）
、
过氧化氢酶
（ＣＡＴ）
、
谷胱甘肽过氧化物酶

（

Ｇ
ＳＨ－Ｐ）等活性，达到清除自由基的作用
;
（
iii
）

褪黑素是目前已知的抗氧化作用最强的内源性自由基清 除剂，其清除自由基能
力是维他命Ｅ的２倍，谷胱甘肽的４倍。

②
提高植物抗冷害能力：

（
i
）

褪黑 素可以明显提高低温胁迫下烟草悬浮细胞的存活率，该功能主要是通过提
高烟草细胞的精胺脱羧酶的活力 ，调节多胺的合成来提高抵御冷害的能力
;
（
ii
）

用浓度为４３和８６ｎｍｏｌ

／Ｌ褪黑素在２６℃处理胡萝卜悬浮细胞５ｄ
后再转入２℃～３℃的低温条件下７ｄ后，与未经褪黑素处理的对照组相比，
细胞的死亡率大大降低，褪 黑素处理可显著减少由冷害诱导的细胞死亡，并且
在褪黑素处理后细胞内源的多胺（腐胺和亚精胺）含量 提高，这些多胺的水平
与植物抵抗逆境的能力有关，从而缓和了由冷害造成的细胞死亡；

（
iii
）

将不同生长时期的曼陀罗的花芽置于４℃的低温逆境下 培养３ｄ，其内源的褪
黑素和前体５

－羟色胺的含量均比对照高；

（
iv
）

通过基因工程的手段使褪黑素合成过程的限速步骤的关键酶（

５

－羟色胺

Ｎ
－乙酰转移酶）在水稻中得到过表达，检测发现植物内源的褪黑 素含量提高，
并且该转基因系水稻在冷逆境下具有比对照高的叶绿素含量；

（
v
）

将大花红景天愈伤组织在含褪黑素的培养基中预处理后，进 行冷冻保存后的成
活率显著高于未经处理的组织。

③

光保护作用：