酸雨是全球性重大环境问题之一,因其污染可转移性受到广泛关注。长酸雨对植物的伤害机理一直是生态学研究的热点之一有证据表明酸雨对植物具有拮抗作用,尤其是对生长、光合活性、抗氧化活性和分子变化的影响。植物对酸雨的反应具有复杂的解毒和耐受的机制。然而,由于植物本身的抗氧化剂和解毒能力有限,在高浓度酸雨水平下常遭受毒害。因此,在这种情况下通过补充外源激素以加强植物解毒系统。褪黑激素(N-乙酰基-5-甲氧基色胺)是一种多功能信号分子,广泛分布于植物的不同部位,负责刺激几种生理反应应对不利环境条件。近年来,褪黑激素已成为植物激素类别的新范例,具有增强了植物对非生物胁迫因素的耐受性,包括热或冷的温度,盐度,干旱,涝害,紫外线辐射以及水和土壤中的化学或金属的污染物。因此,本研究旨在了解番茄植株对酸雨的胁迫响应,并通过一系列实验阐明褪黑素在缓解酸雨胁迫中的可能保护机制。重要发现总结如下:1.为了更好地了解植物胁迫响应酸雨的机理,探讨了两种不同水平的模拟酸雨(SAR)对两种番茄品种的光合作用、抗氧化酶活性以及非酶抗氧化物质含量的影响。结果表明,不同浓度的SAR水平,均显着降低了番茄品种叶片中植株生长,叶绿素,类胡萝卜素,可溶性蛋白质和可溶性糖含量。两个番茄品种经过SAR处理,不同酶促抗氧化关键化合物在p H 3.5时积累量最大,在p H 2.5时降解量最大。相反,SAR处理增加了过氧化氢(H2O2),丙二醛(MDA)和脯氨酸的含量,这取决于SAR的p H值水平。此外,两个番茄品种在p H3.5下发现酚类,类黄酮和降低抗氧化活性的显着增加,其次为p H 2.5的SA处理R和对照。说明番茄幼苗在p H3.5的酸雨胁迫下产生更多活性氧(ROS)清除酶和非酶抗氧化剂化合物。同时,在SAR的p H 2.5下发现了番茄幼苗的生长抑制和光合作用以及氧化损伤的严重程度。2.为了更好地了解褪黑素在模拟酸雨胁迫响应中的作用机制,研究了褪黑素对模拟酸雨(SAR)胁迫下番茄植株活性氧(ROS)代谢的不同生理反应的可能作用。SAR胁迫导致番茄植株生长受到抑制,叶绿体叶片受损,光合作用增加,ROS和脂质过氧化物增加。与对照植物相比,SAR胁迫下的植物增加了酶和非酶抗氧化物质,以应对SAR胁迫的不利影响。但抗氧化活性的增加无法抑制SAR应激的破坏作用。褪黑激素处理通过修复叶绿体的片状薄片,提高光合作用和抗氧化活性。与SAR胁迫植物相比,增加了SAR胁迫耐受性,但褪黑素的这些可能作用取决于其浓度,100μM褪黑激素处理通过增加番茄植物的光合作用和ROS清除抗氧化活性来改善SAR胁迫耐受性。3.为了更好地了解外源性褪黑激素对番茄果实品质及模拟酸雨条件下营养价值的影响,分析了番茄果实中不同的营养化合物,抗氧化酶和非酶类及膜损伤;酚类物质、类黄酮和类胡萝卜素含量及其他果实品质指标。研究结果表明,与对照植物果实相比,通过提高抗SAR诱导的氧化胁迫的抗氧化活性,p H3.5处理提高了番茄果实的品质性状和抗氧化生物活性化合物。尽管如此,SAR条件下番茄果实中抗氧化活性的这些改善仍然无法阻止产量的降低。然而,与SAR胁迫的果实相比,通过加速氧化剂清除抗氧化作用,褪黑激素处理的SAR胁迫植物表现出提高了果实品质性状,抗氧化物质和产量。外源性褪黑素通过调节抗氧化系统在番茄果实中改善生物活性化合物和产量性状中起重要作用。4.在本研究通过转录组分析比较了褪黑激素处理对对照和SAR胁迫番茄植株的影响,以更好地了解外源性褪黑激素如何调节差异基因表达,以及植物次生代谢物相关基因和转录因子对模拟酸雨的反应,揭示外源性褪黑激素对差异表达基因(DEG),次级代谢物相关基因的生物合成和转录家族反应模式对番茄酸雨胁迫的可能作用。通过RNA序列分析的转录组谱的分析结果显示,p H2.5模拟酸雨处理的番茄(与对照处理(p H5.6)植株的差异表达基因有1228个;、p H2.5+褪黑素处理和对照处理的差异表达基因有1120个;、p H2.5+褪黑素处理和p H2.5处理的差异表达基因1537个。其中152差异表达基因在3组比较中均有表达。3组比较中的DEG主要是次级代谢物的生物合成代谢途径、植物病原体相互作用和植物激素信号转导先关基因。此外,p H2.5模拟酸雨处理的番茄(与对照处理(p H5.6)植株转录因子编码基因的差异表达数达151个;、p H2.5+褪黑素处理和对照处理有137个;、p H2.5+褪黑素处理和p H2.5处理的有191个。;其中ERF,WRKY,MYB和b ZIP家族基因居多。外源性褪黑素与酸雨胁迫调节剂密切相关,诱导产生DEGs调控植物次生代谢产物的生物合成和转录因子编码基因的表达。综上所述,褪黑激素可通过调节番茄在酸雨胁迫下的生长、生理和分子活性,以增强植物适应性或耐受性。