暴菊褪黑素在植物中的功能分析

2021年2月6日发(作者：满山红)
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
C13H16N2O 2
，相对分子质量为
232.27
，熔点为
116
～
< br>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。< br>



（
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

Ｎ１

－乙酰－Ｎ２

－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

（

ＧＳＨ－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；