干旱严重影响棉花生产，造成的年纤维产量损失超过30%。因此，提高棉花的抗旱能力对全球棉花生产至关重要。根施外源褪黑素是提高作物抗旱能力的有效途径。然而，提高棉花抗旱能力的最适根施褪黑素浓度以及根施褪黑素提高棉花抗旱性的生理机制尚不清楚。

近期，河北农业大学大学华北作物改良与调控国家重点实验室作物光温水利用潜力挖掘研究团队李存东教授课题组完成的题为“Exogenous melatonin improves cotton yield under drought stress by enhancing root development and reducing root damage” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2024年10期正式发表。

该研究解析了外源褪黑素通过调节内源激素含量和提高光合效率来促进棉花根系的发育；根施褪黑激素改善了酶促和非酶促抗氧化系统的特性，从而降低干旱胁迫下棉花根系中活性氧和丙二醛的含量，降低对根系的损伤，进而提高了根系活力，并最终提高了干旱胁迫下棉花的产量。上述结果为褪黑素在大田的应用提供了理论依据。

该研究在明确了最适的根施褪黑素浓度（50 μM）后，设置了正常水分（土壤相对含水量70—75%，CK）、正常水分+根施50 μM褪黑素（CK+MT）、干旱胁迫（土壤相对含水量40—45%，DS）和干旱胁迫+根施50 μM褪黑素（DS+MT）四个处理。外源褪黑素显著促进了干旱胁迫下棉花根系的发育，根长、根表面积和根体积分别增加了25.13%、38.30%和30.21%。褪黑素缓解了干旱对棉花叶片光合能力的削弱，并通过调控激素合成基因的表达水平来调节内源激素含量，内源褪黑素、生长素和赤霉素含量分别增加了24.12—47.23%、22.04—56.03%和7.37—14.43%。褪黑素处理提高了干旱胁迫下根系中的酶和非酶抗氧化能力，使得丙二醛、H₂O₂和O₂^-的含量分别降低了10.23—15.66%、20.20—36.09%和44.09—60.75%；干旱胁迫下，根施褪黑素显著增加了单株铃数、籽棉产量和皮棉产量。

河北农业大学李存东教授、朱杰华教授和刘连涛教授为该文章的通讯作者，博士后祝令晓为该文章的第一作者。

该研究得到了国家自然科学基金（32301947，32272220，32172120），中国博士后科学基金（2023M730909）和河北省自然科学基金（C2020204066，C2021204140）的资助。

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‍https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311924001680

Cite the article:Lingxiao Zhu, Hongchun Sun, Ranran Wang, Congcong Guo, Liantao Liu, Yongjiang Zhang, Ke Zhang, Zhiying Bai, Anchang Li, Jiehua Zhu, Cundong Li. 2024. Exogenous melatonin improves cotton yield under drought stress by enhancing root development and reducing root damage. Journal of Integrative Agriculture, 23(10): 3387-3405.

Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。