镉胁迫已成为影响植物生长和产量的主要问题,对植物生长和发育有害,也通过污染食物链对人类健康构成风险。通MCC950溶解度过添加外源物质来提高植物对镉胁迫的适应性是近些年研究的热点。褪黑素作为一种植物激素,褪黑素能够缓解镉胁迫的不利影响,并通过与其他信号分子的串联来发挥作用。但是,关于MAPK级联与H_2O_2和NO在植物GW-572016采购响应褪黑素缓解镉胁迫过程中的关系及其调控机制尚不清graphene-based biosensors楚。本实验以“新春四号”黄瓜幼苗为研究材料,研究了外源褪黑素对镉胁迫下黄瓜幼苗膜脂损伤、渗透调节、光合作用、抗氧化系统和抗逆相关基因表达水平的影响,探究了信号分子H_2O_2、NO和MAPK是否参与外源褪黑素对镉胁迫下黄瓜幼苗的调控过程及它们之间是否存在相互作用。并通过RNA-Seq分析,探究褪黑素调控镉胁迫耐受性的分子机制。主要研究结果如下:(1)单独Cd处理后,黄瓜幼苗叶片中H_2O_2和O_2~(﹒-)的分布显著提高,生长受到明显抑制,脯氨酸和可溶性糖的含量显著升高;与单独Cd处理相比,MT+Cd处理后H_2O_2和O_2~(﹒-)的积累显著减少,表型有所恢复,脯氨酸和可溶性糖的含量提高。表明外源褪黑素缓解了镉胁迫下黄瓜幼苗的损伤,降低了ROS的积累,提高了渗透调节,从而增强植物抗性,减少植物损伤。(2)Cd胁迫条件下,黄瓜幼苗叶片中叶绿素a、类胡萝卜素、总叶绿素含量以及Fv/Fm、Fv/Fo、Y(II)、Y(NPQ)、q P和ETR均显著降低,SOD、CAT和POD的活性及基因表达水平明显提高;与单独Cd胁迫相比,MT+Cd处理后叶绿素a、类胡萝卜素、总叶绿素的含量、Fv/Fm、Fv/Fo、Y(II)、Y(NPQ)、q P和ETR以及SOD、CAT、POD的活性和基因表达水平均进一步提高。表明Cd毒性使光合系统受到严重伤害,从而影响光合色素的含量,褪黑素改善PSII的光合性能,增加抗氧化系统的活性,对植株起保护作用。但这种保护作用会被NADPH氧化酶专一性抑制剂DPI、H_2O_2清除剂DMTU、NO清除剂c PTIO、NOS活性抑制剂L-NAME、NR活性抑制剂tungstate和MAPKK专一性抑制剂U0126所抑制。表明H_2O_2和NO在褪黑素缓解黄瓜幼苗镉胁迫过程中起重要作用。(3)镉胁迫诱导了WRKY33、WRKY21、WRKY38、WRKY60基因的表达;外源褪黑素预处理后这些基因的表达均显著提高。MT+Cd处理的同时,分别添加DPI、DMTU、c PTIO、L-NAME、tungstate和U0126则抑制了上述基因表达的诱导。表明H_2O_2和NO介导黄瓜幼苗中的镉胁迫信号转导,且H_2O_2和NO参与褪黑素对镉胁迫下其基因表达的调控。(4)MT+Cd处理后,NADPH氧化酶合成基因和MAPK3/4/6/9基因的表达均显著提高;叶片中NO的含量降低。MT+Cd处理的同时,分别添加c PTIO、L-NAME、tungstate和U0126处理使得NADPH氧化酶合成基因的表达有所下降,分别添加DPI、DMTU、c PTIO、L-NAME、tungstate和U0126处理均显著降低MAPK3/4/6/9基因的表达、降低叶片中NO的含量。这些结果表明,H_2O_2、MAPK级联和NO参与褪黑素缓解镉胁迫的过程。(5)RNA-Seq分析发现,D(Cd)＿vs＿CK(对照)、MD(MT+Cd)＿vs＿CK、和MD＿vs＿D中分别有5265个、3812个和1299个差异表达基因(DEGs)。GO功能注释表明,DEGs主要富集在翻译过程、谷胱甘肽代谢、镉离子响应等过程。KEGG富集分析表明,DEGs主要富集在ABC转运体、光合作用、淀粉和蔗糖代谢、谷胱甘肽代谢及MAPK信号通路等。此外,部分DEGs也参与了镉胁迫的代谢过程,包括聚糖、类黄酮生物合成和酪氨酸代谢途径。