褪黑素(Melatonin)在植物中是一种有效的生物活性分子,合成过程中的三个关键酶是ASMT、COMT和SNAT。褪黑素已经被证实能够参与应对各种生物和非生物胁迫,但内源褪黑素抵抗病原菌的研究相对较少。本研究通过人工mi RNA技术分别沉默褪黑素合成酶基因ASMT、COMT和SNAT。通过检测转基因植株内源基因的变化以及褪黑素含量的变化,筛选出asmt-1、asmt-2、snat-1和snat-2转基因株系用于抗性实验。研究内容主要以野生型拟南芥、基因沉默株系(asmt-1、asmt-2、snat-1和snat-2)及本实验室制备获得的过表达拟南芥(ASMT-OE-1、ASMT-OE-2、SNAT-OE-1和SNAT-OE-2)为材料,分为两部分探讨内源褪黑素对植物抵抗病原菌的影响。主要结论如下:1.内源褪黑素对灰霉菌侵染植物的局部抗性影响。研究表明ASMT和SNAT过表达植株能够通过增加内源褪黑素含量,上调抗性基因PR1、PR5和转录因子WRKY33表达,同时上调茉莉酸(JA)的标记基因PDF1.2,下调JA信号通路中的转录因子MYC2的表达;增加抗氧化酶(SOD和POD)活性,提高JA含量,减缓植株的病害症状,减少叶片损伤面积,从而提高植株对灰霉菌的抵抗能力。同时,基因沉默株系表现出了相反的趋势,植株对灰霉菌表现出明显的敏感性。2.内源褪黑素对系统获得性抗性(SAR)的影响。利用丁香假单胞杆菌(无毒菌Psm avr Rpm1和有毒菌Psm ES4326)处理植株,研究发现随着ASMT和SNAT过表达植株的褪黑素含量上升,可以上调相关抗性基因(PR1、ALD1和FMO1)的表达,增加水杨酸(SA)的含量,减少菌落数,缓解叶片病害症状,这表明褪黑素能够有助于SAR的产生。同时,基因沉默株系中则表现出相反的结果,不能诱导SAR的产生。本研究通过利用褪黑素合成途径中关键基因的转基因植株在灰霉菌和丁香假单胞杆菌处理下进行研究,在遗传水平上揭示了褪黑素能够作为植物抗逆性的有效调节因子,并研究了相关信号转导通路及褪黑素与其他植物激素的相互作用关系,为植物抗逆研究提供理论基础。