褪黑素（MT）测定

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一、概述

褪黑素（Melatonin）又名N-乙酰基-5-甲氧基色胺，是一种吲哚胺类物质。最初发现于牛的松果体中，因其能引起蝌蚪肤色由黑到白的变化而得名。此后的研究表明这种物质广泛分布于动植物体中。在植物中，褪黑素扮演着生长促进剂和抗氧化剂的角色，参与植物各种各样的生长发育和生理生化代谢过程，能促进种子萌发、调控根系形态建成、调节气孔的开度、调节碳同化和 ATP 积累等。基于褪黑素具有自由基清除和抗氧化等功能，褪黑素在植物响应生物或非生物胁迫过程中同样发挥着重要的作用，并且外源褪黑素处理能够有效地缓解低温、干旱、盐碱以及病虫害等胁迫对植物的损伤程度。

褪黑素的化学结构式

二、服务指标

分类	序号	指标	CAS号	基于液质联用检测方法
MT	1	褪黑素	73-31-4	外标法

三、合成途径

植物中褪黑素合成的主要部位在叶绿体和线粒体中，这些细胞器根据共内生假说从他们的蓝藻和 α- 变形菌祖先那里继承了褪黑素生物合成能力；在植物中，色氨酸首先在色氨酸脱羧酶（TDC）作用下脱羧生成色胺，随后色胺被色胺 5-羟化酶（T5H）羟化生成 5-羟色胺。此后有两个独立的途径合成褪黑素，第一个途径与动物中的后两步途径类似：5-羟色胺被5-羟色胺-N-乙酰基转移酶（SNAT）乙酰化为 N-乙酰-5- 羟色胺，最后在 5-羟色胺-N-乙酰基转移酶（ASMT）/咖啡酸-O-甲基转移酶（COMT）作用下生成褪黑素。另外一个替代途径，它的褪黑素合成顺序刚好与动物中的顺序相反：5-羟色胺首先在 ASMT/COMT 作用下生成 5-甲氧基色胺，后被SNAT 乙酰化为褪黑素。值得注意的是在植物中，虽然这两条途径是平行存在的，但是在正常条件下前者是褪黑素合成的主要途径，而在胁迫条件下，后者是褪黑素合成的主要途径。

褪黑素在植物体内的合成途径

四、抵御逆境胁迫

1、褪黑素与植物抗旱性100 μmol/L褪黑素可提高干旱胁迫下棉花种子发芽能力;褪黑素可明显改善PEG 处理模拟干旱胁迫下小麦种子的发芽状况,以300μmol/L为有效浓度”,说明褪黑素在缓解干旱胁迫对种子萌发的影响存在剂量效应,其有效浓度因作物种类而异。

2、褪黑素与植物抗盐碱性土壤盐碱化是制约农业生产和生态环境恶化的全球性问题。盐碱混合胁迫下,作物面临着高pH、渗透胁迫和营养失衡等多重伤害。外源施用褪黑素可有效缓解盐碱对植物造成的伤害,提升作物抗盐碱能力。

3、褪黑素与植物抗冷性

温度是影响植物生长发育的最主要因素,高于或者低于植物生长的最适温度都会使植物的生长和发育过程受到障碍。大量研究表明,褪黑素可以减轻低温对于作物造成的伤害。

4、褪黑素与植物抗重金属性

土壤中重金属污染可影响植物正常生长发育,并且可以通过食物链进入人体,危害人体健康。近年来,关于褪黑素提高植物抗重金属能力已有众多报道,研究表明,褪黑素不但可以缓解小白菜、水稻、豌豆幼苗葡萄扦插苗、紫苏、大头菜、番茄、黑麦草、豆瓣菜对重金属镉(Cd)的胁迫,还可以提高狗牙根、莜麦对重金属铅(Pb),油菜对重金属铝(AI),西瓜对重金属钒(v)的耐性。大量研究结果表明,褪黑素可以提高重金属胁迫下种子的发芽率,增加植物地上部和根系的生物量,增加光合色素含量。褪黑素处理可以通过提高植物叶片抗氧化保护酶系活性,增加抗氧化物质含量来减少膜脂过氧化程度，同时提高脯氨酸、可溶性蛋白等渗透调节物质含量来提高对重金属的耐受性。在 Pb 胁迫下,褪黑素处理后增加了狗牙根幼苗二醛酶系统(GlyI 和 GlyII)的活性,从而减少甲基乙二醛积累造成的毒害。