褪黑激素是人脑部深处像松果般大小的“松果体”分泌的一种胺类激素，所以有人叫它“松果体素”。褪黑激素是由位于第三脑室后壁的松果体分泌出来的激素。褪黑素最大的特点应该是，它是迄今发现的最强的内源性自由基清除剂。褪黑素的基本功能就是参与抗氧化系统，防止细胞产生氧化损伤，在这方面，它的功效超过了已知的所有体内物质，而且它控制体内各种内分泌腺的活动。

   近年来，国内外对褪黑激素的生物学功能，尤其是作为膳食补充剂的保健功能进行了广泛的研究，表明其具有促进睡眠、调节时差、抗衰老、调节免疫、抗肿瘤等多项生理功能。近年来人们发现植物中也含有褪黑激素并已经在多种植物中特别是食用和药用植物中检测出来，在植物中广泛进行褪黑激素的研究将对人类的营养、医药和农业提供非常有益的信息。

　　中国科学院武汉植物园植物水分胁迫生物学学科组施海涛博士在产祝龙研究员的指导下，发现冷害可以快速诱导拟南芥体内褪黑素的含量，而且冷害可以诱导拟南芥锌指结构转录因子ZAT6基因的表达；进一步研究发现ZAT6直接参与调控的CBF1-3基因的表达是褪黑素诱导植物对冷胁迫抗性所必需的，而并不调控冷胁迫处理过程中褪黑素含量的变化。从而部分解析了褪黑素诱导植物抗冷胁迫的分子机理, 这也是目前为止首次褪黑素在植物体内信号转导机制的研究报道。

    以上研究获得国家自然科学基金(No.31200194 和No.31370302)、中国科学院“****”、中国科学院知识创新工程项目(No.54Y154761O01076和No.29Y329631O0263)、中国科学院武汉植物园“十二五”自主创新重大项目(No.55Y455446O0544)、中国科学院青年创新促进会(No.29Y429371O0437)和中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室优秀青年人才计划(No.52Y452331O03和No.52Y352811O0381)的共同支持。相关研究结果在生理学国际期刊Journal of Pineal Research (doi: 10.1111/jpi.12155)上在线发表。

原文摘要：

The Cysteine2/Histidine2-type transcription factor ZINC FINGER OF ARABIDOPSIS THALIANA 6-activated C-REPEAT-BINDING FACTOR pathway is essential for melatonin-mediated freezing stress resistance in Arabidopsis

Melatonin (N-acetyl-5-methoxytryptamine), is not only a widely known animal hormone, but also an important regulator in plant development and multiple abiotic stress responses. Recently, it has been revealed that melatonin alleviated cold stress through mediating several cold-related genes, including C-REPEAT-BINDING FACTORs (CBFs)/Drought Response Element Binding factors (DREBs), COR15a, and three transcription factors (CAMTA1, ZINC FINGER OF ARABIDOPSIS THALIANA 10 (ZAT10), and ZAT12). In this study, we quantified the endogenous melatonin level in Arabidopsis plant leaves, and found the endogenous melatonin levels were significantly induced by cold stress (4°C) treatment. In addition, we found one Cysteine2/Histidine2-type zinc finger transcription factor, ZAT6, was involved in melatonin-mediated freezing stress response in Arabidopsis. Interestingly, exogenous melatonin enhanced freezing stress resistance was largely alleviated in AtZAT6 knockdown plants, but was enhanced in AtZAT6 overexpressing plants. Moreover, the expression levels of AtZAT6 and AtCBFs were commonly up-regulated by cold stress (4°C) and exogenous melatonin treatments, and modulation of AtZAT6 expression significantly affected the induction AtCBFs transcripts by cold stress (4°C) and exogenous melatonin treatments. Taken together, AtZAT6-activated CBF pathway might be essential for melatonin-mediated freezing stress response in Arabidopsis.

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