韓蕾蕾　張樂樂　王慧娟　騰慧鑫　袁祖麗

摘要：為研究叢枝菌根真菌（AMF）是否通過對鎘（Cd）脅迫小麥褪黑素（MLT）代謝的調節(jié)作用來增強小麥Cd耐性，以小麥和摩西球囊霉為試驗材料，采用土培方法，研究Cd脅迫下接種AMF對小麥MLT代謝的調節(jié)作用。結果顯示，Cd脅迫下接種AMF處理與同濃度Cd脅迫處理相比，小麥葉片5-羥色胺（5-HT）、5-甲氧基色胺（5-MT）、MLT及2-羥基褪黑素（2-HMT）含量均有不同程度的增加，MLT合成相關酶及分解相關酶的活性均有不同程度的提高，MLT的合成酶基因TaASMT1、TaASMT2、TaCOMT、TaSNAT及MLT的分解基因Ta2-ODD的表達水平均有不同程度上調。表明AMF可以通過上調Cd脅迫小麥內源MLT代謝相關基因表達水平來提高相應酶的活性，促進MLT的合成，同時加速MLT分解為2-HMT，緩解Cd脅迫造成的氧化傷害，增強小麥的Cd耐性。

關鍵詞：褪黑素；鎘；叢枝菌根真菌；小麥；抗氧化

中圖分類號：S512.101 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2023）17-0059-08

近年來，隨著污水灌溉、農藥以及肥料的過度應用和人為因素，土壤重金屬污染日趨嚴重化［1］。據報道，我國耕地土壤重金屬污染面積約占全國總耕地面積的1/6［2］，其中40%以上的耕地土壤被鎘（Cd）污染［3］。Cd可長期存在于土壤中，不可降解，是植物的非必需元素，也是毒性最強的元素之一。Cd易被植物根系吸收，轉運到植物各器官，進入植物細胞的Cd可引起活性氧（ROS）暴發(fā)［4］。過量的ROS破壞蛋白質、核酸及細胞器結構，造成膜質過氧化，干擾細胞的正常代謝［5］。植物通過復雜的代謝網絡和轉錄調控，主要通過抗氧化酶系統(tǒng)［主要有超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等］和抗氧化劑系統(tǒng)等代謝通路相關的基因表達、信號轉導和代謝產物的合成，調節(jié)細胞維持適當水平的ROS，保護自身免受氧化損害，從而實現(xiàn)合適的生理、生化過程。抗氧化劑系統(tǒng)主要有谷胱甘肽（GSH）、抗壞血酸（AsA）、類黃酮、花青素、類胡蘿卜素和酚類等［6-7］。

褪黑素（MLT）遍布于植物所有器官中，是一種公認的多效性分子，參與植物的生長、發(fā)育和應對各種非生物脅迫，特別是重金屬脅迫［8-9］。MLT具有親水和親脂的兩性特點，易穿過細胞膜［10］，是目前已知的抗氧化性最強的內源性ROS自由基清除劑［11］。MLT不僅直接清除小麥中Cd脅迫產生的過量ROS，維持細胞低濃度ROS水平［12-13］，而且間接清除ROS。MLT生物代謝過程中產生了N1-乙酰-N2-甲酸基5-甲氧基糖胺（AFMK）以及2-羥基褪黑素（2-HMT）等大量代謝物，也是增強細胞抗氧化能力的高效抗氧化劑，進一步增強細胞的抗氧化能力［14］。MLT還能增加類胡蘿卜素、脯氨酸、類黃酮、花青素的含量，以應對Cd誘導的氧化應激［15-17］。此外，MLT在許多生理過程中會誘導基因表達［18-19］。外源MLT還可通過調節(jié)氧化還原酶SOD、POD 、CAT等的活性，提高AsA、GSH等抗氧化劑的含量，清除因脅迫造成的過量ROS，從而緩解逆境脅迫對植物造成的氧化損傷［12-13］。

MLT 是來自于5-羥色氨的惰性化合物。大量研究顯示，植物中合成MLT的前體物質均為色氨酸，色氨酸經4個連續(xù)的酶促反應生成MLT。色氨酸脫羧酶（TDC）催化生成色胺酸，之后由色胺-5-羥化酶（T5H）催化色胺轉變?yōu)?-羥色胺（5-HT）、5-羥色胺-甲基轉移酶（ASMT）或咖啡酸-O-甲基轉移酶（COMT）催化5-HT形成5-甲氧基色胺（5-MT），5-MT由5-羥色胺-N-乙酰基轉移酶（SNAT）催化生成MLT，MLT經由褪黑素-2-羥基酶（M2H）催化分解為2-羥基褪黑素（2-HMT）［20-21］。M2H基因屬于2-氧戊二酸依賴性雙加氧酶（2-ODD）家族，且M2H本身也是一種誘導防御基因表達的重要信號分子［22］。Byeon等的研究表明，2-ODD基因以不同程度的催化活性催化MLT向2-HMT轉化［23］。

叢枝菌根真菌（AMF）是一種分布極為廣泛的內生型菌根真菌，能與陸地生態(tài)系統(tǒng)中約90%的高等植物共生形成菌根［24］。AMF不僅能改善土壤質量，且在脅迫條件下可賦予植物抗逆性［25］。因此，菌根化是植物解除重金屬毒性和增強重金屬耐性的一個重要途徑［26］。一方面，AMF可通過減少土壤中Cd的生物可用性、減少植物中Cd含量、增強葉片抗氧化酶活性、增加抗氧化劑含量及植物螯合素含量等緩解植物Cd毒性［27-28］；另一方面，AMF可誘導Cd脅迫下宿主植物基因的表達［29］，改變各種生理和生化途徑，調節(jié)宿主植物體內信號物質，如過氧化氫（H2O2）、植物激素等提高非生物脅迫條件下宿主植物的抗逆性［30］。

小麥是人類的主食之一，其種植面積約占我國糧食作物總面積的30%［31］，但由于人類的活動導致土壤重金屬污染日趨嚴重，部分地區(qū)土壤Cd含量超標，嚴重影響小麥的生長發(fā)育及產量、品質。據報道，河南新鄉(xiāng)的小麥被曝出重金屬Cd含量超標1.7～12.8倍［32］。因此，迫切需要開發(fā)不影響農田耕作、可持續(xù)的原位修復技術。前期研究表明，AMF可減少小麥根系吸收Cd，增強葉片抗氧化酶活性，提高抗氧化劑含量，緩解Cd毒性，促進小麥生長發(fā)育。然而，AMF是否通過調節(jié)MLT代謝通路增強Cd脅迫小麥的抗氧化能力尚未見報道。本試驗以小麥和AMF為研究材料，研究AMF對Cd脅迫小麥MLT代謝的影響，為Cd污染土壤小麥栽培的原位修復奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥（Triticum aestivum L.）品種為百農207，由河南農業(yè)大學國家小麥工程技術研究中心提供，AMF為摩西球囊霉菌（Glomus mosseae）接種物，由北京市農林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所提供，接種物包括真菌的菌絲、孢子和培養(yǎng)基質。

1.2 試驗方法

本試驗于2020年7月5日至2021年3月26日在河南省鄭州市河南農業(yè)大學推廣樓進行，共設6個處理，Cd脅迫濃度分別設計為5、10 mg/kg，試驗設計如表1所示。

采用土培的試驗方法，營養(yǎng)土按基質 ∶蛭石=3 ∶1 的體積比混合，拌勻，高溫高壓（121 ℃、103 kPa）滅菌30 min。杯子用75%乙醇消毒，小麥種子用100 mL 3% H2O2浸泡消毒。在未接菌杯子中加入營養(yǎng)土115 g、滅活菌種 5 g，在接菌杯子裝入營養(yǎng)土115 g、菌種5 g。每杯播種30粒種子并放置于光照培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)條件為16 h（光照）/8 h（黑暗），溫度16～25 ℃，相對濕度80%，光照度0～100 μmol/（m2·s），每個處理重復3次。

播種4 d后全部出土發(fā)芽，按試驗設計對小麥幼苗進行Cd脅迫處理（將CdCl2·2.5H2O一次性溶解到50 mL的Hoagland＇s營養(yǎng)液中澆灌，以純Cd計）。幼苗每2 d澆灌未含Cd的Hoagland＇s營養(yǎng)液維持營養(yǎng)土的濕度為80%。幼苗長至 21 d（2葉1心）時，收取小麥葉片，-80°C保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生物量 在小麥鎘脅迫后5、10、15 d，分別隨機選取5株完整的小麥植株進行沖洗，吸干小麥植株表面的水分后，測其鮮質量，之后將6個處理組的小麥苗分別放入紙袋置于烘箱中，于 80 ℃烘干72 h，測定其干質量。

1.3.2 H2O2及丙二醛（MDA）含量測定 用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法測定MDA含量。取0.1 g葉片加入2 mL 10%三氯乙酸（TCA）溶液中，用液氮研磨成勻漿，少量多次清洗研缽后倒入離心管，4 000 r/min，4 ℃離心10 min，此時上清液即為提取液。取0.4 mL提取液于試管中，加入 0.4 mL 0.6% TBA溶液，混勻后100 ℃反應15 min，再迅速放入冰浴中，8 000 r/min，常溫離心10 min。酶標儀預熱30 min并測定各樣本在532、600、450 nm波長處的吸光度，并計算MDA 含量。MDA 含量=5×［12.9×（D532 nm-D600 nm）-1.12×D450 nm］/m，式中：D表示吸光度，m表示鮮質量。

H2O2含量的測定使用Solarbio試劑盒，試驗過程按說明書操作，試劑盒購自北京索萊寶科技有限公司。

1.3.3 5-HT、5-MT、MLT及2-HMT含量測定 5-HT、5-MT 、MLT及2-HMT含量采用上海酶聯(lián)生物科技有限公司的酶聯(lián)免疫試劑盒檢測，試驗步驟按試劑盒說明書操作。

1.3.4 SNAT、COMT、ASMT及M2H活性測定 SNAT、COMT、ASMT及M2H的活性采用上海酶聯(lián)生物科技有限公司的酶聯(lián)免疫試劑盒檢測，試驗步驟按試劑盒說明書操作。

1.3.5 SNAT、COMT、ASMT及M2H相關基因表達水平分析 使用Primier 5. 0軟件設計特異性引物，內參基因是TaActin基因特異性引物TaSNAT參照Ke等的研究［33］進行選擇。每個樣品重復3次，取平均值后采用2-ΔΔCT法計算。運用DPSv 14.10進行顯著性差異分析。

1.4 數(shù)據統(tǒng)計分析

用Excel 2013進行初步的數(shù)據處理分析，用DPS 14.10數(shù)據處理軟件進行最小顯著差異法（LSD）單因素方差分析，用Origion 2018作圖。

2 結果與分析

2.1 AMF對Cd脅迫小麥生物量的影響

由表3可知，與CK相比，小麥的鮮質量和干質量隨Cd脅迫濃度的升高而降低，且與脅迫濃度呈負相關關系。5、10 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與同濃度Cd脅迫處理相比，小麥的鮮質量與干質量均明顯增加，多數(shù)處理差異顯著（P<0.05），表明接種AMF可以緩解Cd脅迫帶來的傷害，促進小麥生長。

2.2 AMF對Cd脅迫小麥H2O2及MDA含量的影響

由圖1可知，與CK相比，Cd脅迫使H2O2及MDA含量均顯著提高。5、10 mg/kg Cd脅迫下，H2O2含量與CK相比分別顯著提高了26.32%、59.39%，MDA含量與CK相比分別顯著提高了15.59%、28.06%，且H2O2及MDA含量均與Cd脅迫濃度呈正相關關系。5、10 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與同濃度Cd脅迫處理相比，H2O2含量分別顯著降低了22.90%、42.84%，MDA含量分別顯著下降了6.66%、9.74% 。結果表明，小麥體內ROS含量隨著Cd濃度的增加而增加，小麥氧化傷害加劇，而接種AMF能緩解Cd脅迫帶來的氧化傷害。

2.3 AMF對Cd脅迫小麥5-HT、5-MT、MLT及 2-HMT 含量的影響

5-HT是合成5-MT的底物，而5-MT是合成MLT的前身物質。MLT和2-HMT均為有效的抗氧化劑［14］。由圖2可知，Cd脅迫顯著提高了 5-HT 和5-MT 的含量。與CK相比，5、10 mg/kg Cd脅迫下，5-HT的含量分別顯著增加25.79%、23.18%，5-MT的含量分別顯著增加29.31%和31.07%。5 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與同濃度 Cd脅迫處理相比，5-HT含量顯著增加14.13%，表明5 mg/kg Cd脅迫接種AMF促進5-HT合成。但10 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與同濃度 Cd脅迫處理相比，5-HT含量雖然增加但差異不顯著。說明10 mg/kg Cd脅迫下AMF對5-HT合成的促進效應減小。

由圖2可知，5、10 mg/kg Cd脅迫下，MLT含量比CK分別顯著增加21.11%和20.55%，2-HMT含量比對照分別顯著提高14.03%和11.15%，說明Cd脅迫下小麥可通過提高MLT和2-HMT的含量增加抗氧化能力。5 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與同濃度 Cd脅迫處理相比，MLT含量顯著增加19.54%，2-HMT含量顯著上升18.33%；但10 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與10 mg/kg Cd脅迫處理相比，MLT及2-HMT的含量雖然有所上升但差異不顯著，表明5 mg/kg Cd脅迫下接種AMF有助于大幅提高小麥的抗氧化能力，10 mg/kg Cd脅迫下AMF對MLT和2-HMT合成促進的效應下降。

2.4 AMF對Cd脅迫小麥ASMT、COMT、SNAT及M2H活性的影響

ASMT和COMT催化5-HT合成為5-MT，SNAT催化5-MT合成為MLT，MLT 由M2H催化分解為2-HMT。由圖3可知，與CK相比，5 mg/kg Cd脅迫下，ASMT活性顯著提高43.34%，而 10 mg/kg Cd脅迫下ASMT活性雖然有所增加，但與CK相比差異不顯著；而COMT活性分別顯著增加38.56%和35.12%，SNAT活性分別顯著上升46.43%和34.32%，M2H活性分別顯著上升27.92%和18.14%，表明Cd脅迫促進小麥SNAT、COMT、ASMT及M2H活性增加。5、10 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與同濃度Cd脅迫處理相比，ASMT活性分別提高9.42%和30.84%，COMT活性分別顯著提高13.04%和22.42%，SNAT活性分別顯著提高24.02%和34.79%，M2H活性分別顯著提高11.14%和16.63%。接種AMF能提高Cd脅迫下小麥ASMT、COMT、SNAT及M2H的活性，促進MLT和2-HMT的合成。

2.5 AMF對Cd脅迫小麥葉片MLT代謝相關基因表達水平的影響

TaASMT是催化5-HT形成5-MT的基因。由圖4-A可知，TaASMT1在Cd脅迫下表達上調。與CK相比，TaASMT1表達水平在5、10 mg/kg Cd脅迫下分別上調228.07%和97.90%。5、10 mg/kg Cd脅迫下接種AMF處理與同濃度Cd脅迫處理相比，TaASMT1表達分別顯著上調79.10%和144.62%，說明Cd脅迫促進小麥TaASMT1基因表達，Cd脅迫接種AMF進一步提高TaASMT1表達。由圖 5-B 可知，Cd脅迫下TaASMT2的表達水平分別上調54.53%和31.22%，但與CK相比差異不顯著。5、10 mg/kg Cd脅迫下接種AMF處理與同濃度Cd脅迫處理相比，TaASMT2的表達水平分別顯著上調394.67%和250.11%，表明Cd脅迫小麥接種AMF可顯著上調TaASMT2的表達水平。可見，接種AMF 有助于提高ASMT活性，促進 5-HT 合成為 5-MT。

TaCOMT也是催化5-HT形成5-MT的基因。由圖4-C可知，與CK相比，5、10 mg/kg Cd脅迫下，TaCOMT的表達水平分別上調104.81%和100.77%。5、10 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理的TaCOMT表達水平比同濃度Cd脅迫處理分別上調80.18%和39.26%，其中5 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理的TaCOMT表達顯著上調。表明低濃度Cd脅迫接種AMF可以顯著提高Cd脅迫小麥TaCOMT的表達水平。

TaSNAT是催化5-MT形成MLT的基因。由圖4-D可知，與CK相比，5、10 mg/kg Cd脅迫下，小麥TaSNAT的表達水平上調25.48%、11.45%，但差異不顯著。5、10 mg/kg Cd脅迫小麥接種AMF后，小麥TaSNAT表達水平比同濃度Cd脅迫處理上調13.22%、10.07%，但差異不顯著，表明Cd脅迫接菌對小麥TaSNAT的表達水平影響不顯著。

M2H是分解MLT成為2-HMT的酶，且M2H本身也可充當一種誘導防御基因表達的信號分子，M2H基因屬于Ta2-ODD家族［22-23］。由圖4-E可知，5 mg/kg Cd脅迫處理Ta2-ODD基因表達水平顯著上調86.09%，10 mg/kg Cd脅迫處理 Ta2-ODD 基因表達上調但與CK相比差異不顯著。5、10 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與同濃度Cd脅迫處理相比，Ta2-ODD表達水平分別顯著上調72.03%、87.52%，說明Cd脅迫小麥接種AMF可顯著上調Ta2-ODD的表達水平。

3 討論與結論

研究表明，進入小麥細胞的Cd通過誘導H2O2等ROS的積累引起氧化脅迫，造成細胞膜脂過氧化，同時Cd脅迫還影響光合效率、葉綠素和礦物元素含量，從而抑制小麥植株的生長［13，33］。外源MLT可通過控制ROS水平并激活抗氧化反應，減小重金屬的毒性。Li等發(fā)現(xiàn)，MLT通過減少小麥ROS的產生，增加AsA和GSH的含量，并增加鮮質量、干質量以及葉綠素含量，減輕小麥Cd毒性［12］；Ma等研究發(fā)現(xiàn)，外源MLT激活了Cd脅迫玉米抗氧化物防御系統(tǒng)（即SOD、POD、CAT），改善了植物生物量和幼苗生長［34］；Sami等研究發(fā)現(xiàn)，MLT可以減少Cd 脅迫油菜的ROS積累，降低H2O2水平［16］。

AMF可以提供許多不同的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務，如有效利用土壤養(yǎng)分、防止生物和非生物脅迫并改善土壤。AMF侵染可誘導植物發(fā)生重要的形態(tài)和功能變化。近年來，關于AMF侵染對植物分子反應的影響研究越來越多。首先，AMF可以增強作物抗氧化能力。很多研究表明，接種AMF可增強非生物脅迫下玉米、旱稻、小麥等作物的抗氧化酶活性［26，35-36］。其次，AMF可以調節(jié)寄主植物內源激素水平。He等的研究表明，AMF 接種改變了植物葉片植物激素如赤霉素（GA）、玉米素核糖（ZR）和茉莉酸（JA）等的濃度和比例［37］。最后，AMF可以調節(jié)寄主植物基因的表達。Campos等報道AMF 誘導小麥根系與氧化應激和金屬離子結合相關的基因表達［38］。Chen等研究發(fā)現(xiàn)，AMF接種提高了洋槐抗氧化酶編碼基因的表達水平，以增加抗壞血酸濃度［39］。此外，接種AMF會影響Cd脅迫下寄主植物吸收和轉運Cd相關基因的表達。例如，在Cd脅迫下接種AMF后，大豆中GmHMA19的表達量上調，從而降低了植物中Cd的含量和毒性［40］；AMF與旱稻共生降低了旱稻根系Nramp5的表達量和Cd的濃度，但增加了HMA3的表達量［41］。

Sun等研究發(fā)現(xiàn)，COMT1過表達顯著提高了植株MLT含量［42-43］；Wang 等研究發(fā)現(xiàn)，SNAT在擬南芥中的異位表達增加了內源性MLT的水平［44］。Byeon等研究發(fā)現(xiàn)，2-ODD的轉錄水平提高了水稻中M2H活性［45］。Yu等研究發(fā)現(xiàn)，SNAT和ASMT的過表達，提高了MLT的含量，減少了植物中Cd的積累，賦予植物 Cd耐受性［46-47］。在本研究中，5、10 mg/kg Cd脅迫接種AMF處理與同濃度Cd脅迫處理相比，小麥葉片除TaSNAT和Cd濃度 10 mg/kg 下TaCOMT上調不顯著外，其他處理TaASMT1、TaASMT2、TaCOMT、TaSNAT及 Ta2-ODD 的相對表達水平均顯著上調，這些基因的上調可能促使SNAT、COMT、ASMT和M2H的活性增加，提高 5-HT、MLT和2-HMT的含量。MLT作為目前已知的抗氧化性最強的內源性ROS自由基清除劑［11］，不僅能直接清除小麥中Cd脅迫產生的過量ROS，其代謝物也可間接清除ROS，如 2-HMT 也是高效的抗氧化劑［14］。據報道，在植物中的幾種MLT代謝產物中，2-HMT是植物中主要的羥基化MLT代謝物［48］。MLT直接或間接清除ROS，使植物中H2O2水平下降，緩解了Cd脅迫帶來的氧化傷害，因此接種AMF能促進小麥的生長發(fā)育。

研究結果表明，AMF通過上調Cd脅迫小麥中TaASMT1、TaASMT2、TaCOMT、Ta2-ODD的表達水平，增強SNAT、COMT、ASMT及M2H的活性，從而提高5-HT、MLT和2-HMT的含量，增強小麥的抗氧化能力，緩解Cd脅迫帶來的氧化傷害，增強小麥的Cd耐性，促進小麥生長發(fā)育。

參考文獻：

［1］李建鳳.土壤重金屬污染現(xiàn)狀及檢測技術分析［J］. 化工設計通訊，2022，48（2）：193-195.

［2］宋 偉，陳百明，劉 琳.中國耕地土壤重金屬污染概況［J］. 水土保持研究，2013，20（2）：293-298.

［3］Li J R，Xu Y M.Immobilization remediation of Cd-polluted soil with different water condition［J］. Journal of Environmental Management，2017，193：607-612.

［4］張芬琴，張紅曉，沈振國.Cd脅迫下不同耐性豆科植物根內活性氧產生與基因組DNA多態(tài)性變化［J］. 生態(tài)學雜志，2012，31（9）：2330-2336.

［5］Romero-Puertas M C，Palma J M，Gómez M，et al. Cadmium causes the oxidative modification of proteins in pea plants［J］. Plant，Cell & Environment，2002，25（5）：677-686.

［6］Hasan M K，Ahammed G J，Yin L L，et al. Melatonin mitigates cadmium phytotoxicity through modulation of phytochelatins biosynthesis，vacuolar sequestration，and antioxidant potential in Solanum lycopersicum L［J］. Frontiers in Plant Science，2015，6：601.

［7］Hall J L.Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance［J］. Journal of Experimental Botany，2002，53（366）：1-11.

［8］Li H，Chang J J，Chen H J，et al. Exogenous melatonin confers salt stress tolerance to watermelon by improving photosynthesis and redox homeostasis［J］. Frontiers in Plant Science，2017，8：295.

［9］Hernández-Ruiz J，Arnao M.Relationship of melatonin and salicylic acid in biotic/abiotic plant stress responses［J］. Agronomy，2018，8（4）：33.

［10］Shida C，Castrucci A M L，Lamy-Freund M T.High melatonin solubility in aqueous medium［J］. Journal of Pineal Research，1994，16（4）：198-201.

［11］趙 燕，王東華，趙曦陽.植物中褪黑素的研究進展［J］. 西北植物學報，2014，34（1）：196-205.

［12］Li G Z，Wang Y Y，Liu J，et al. Exogenous melatonin mitigates cadmium toxicity through ascorbic acid and glutathione pathway in wheat［J］. Ecotoxicology and Environmental Safety，2022，237：113533.

［13］Kaya C，Okant M，Ugurlar F，et al. Melatonin-mediated nitric oxide improves tolerance to cadmium toxicity by reducing oxidative stress in wheat plants［J］. Chemosphere，2019，225：627-638.

［14］Tan D X，Manchester L C，Terron M P，et al. One molecule，many derivatives：a never-ending interaction of melatonin with reactive oxygen and nitrogen species？［J］. Journal of Pineal Research，2007，42（1）：28-42.

［15］Tousi S，Zoufan P，Ghahfarrokhie A R.Alleviation of cadmium-induced phytotoxicity and growth improvement by exogenous melatonin pretreatment in mallow （Malva parviflora） plants［J］. Ecotoxicology and Environmental Safety，2020，206：111403.

［16］Sami A，Shah F A，Abdullah M，et al. Melatonin mitigates cadmium and aluminium toxicity through modulation of antioxidant potential in Brassica napus L.［J］. Plant Biology，2020，22（4）：679-690.

［17］Wu S Q，Wang Y，Zhang J K，et al. Exogenous melatonin improves physiological characteristics and promotes growth of strawberry seedlings under cadmium stress［J］. Horticultural Plant Journal，2021，7（1）：13-22.

［18］Arnao M B，Hernández-Ruiz J.Melatonin：a new plant hormone and/or a plant master regulator？［J］. Trends in Plant Science，2019，24（1）：38-48.

［19］Shi H T，Tan D X，Reiter R J，et al. Melatonin induces class A1 heat-shock factors （HSFA1s） and their possible involvement of thermotolerance in Arabidopsis［J］. Journal of Pineal Research，2015，58（3）：335-342.

［20］Back K，Tan D X，Reiter R J.Melatonin biosynthesis in plants：multiple pathways catalyze tryptophan to melatonin in the cytoplasm or chloroplasts［J］. Journal of Pineal Research，2016，61（4）：426-437.

［21］Galano A，Tan D X，Reiter R J. Melatonin and related compounds：chemical insights into their protective effects against oxidative stress［J］. Current Organic Chemistry，2017，21（20）：2077-2095.

［22］Prescott A G，John P.Dioxygenases：molecular structure and role in plant metabolism［J］. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology，1996，47：245-271.

［23］Byeon Y，Lee H Y，Hwang O J，et al. Coordinated regulation of melatonin synthesis and degradation genes in rice leaves in response to cadmium treatment［J］. Journal of Pineal Research，2015，58（4）：470-478.

［24］Wang J P，Yuan J H，Ren Q，et al. Arbuscular mycorrhizal fungi enhanced salt tolerance of Gleditsia sinensis by modulating antioxidant activity，ion balance and P/N ratio［J］. Plant Growth Regulation，2022，97（1）：33-49.

［25］魯 薇，楊秀蓉，譚 焱，等. 干旱脅迫下AMF對葡萄扦插苗生長及養(yǎng)分吸收的影響［J］. 中國南方果樹，2022，51（2）：129-133，138.

［26］Ghre V，Paszkowski U.Contribution of the arbuscular mycorrhizal symbiosis to heavy metal phytoremediation［J］. Planta，2006，223（6）：1115-1122.

［27］Zhan F D，Li B，Jiang M，et al. Arbuscular mycorrhizal fungi enhance antioxidant defense in the leaves and the retention of heavy metals in the roots of maize［J］. Environmental Science and Pollution Research，2018，25（24）：24338-24347.

［28］Begum N，Ahanger M A，Zhang L X.AMF inoculation and phosphorus supplementation alleviates drought induced growth and photosynthetic decline in Nicotiana tabacum by up-regulating antioxidant metabolism and osmolyte accumulation［J］. Environmental and Experimental Botany，2020，176：104088.

［29］Liu D，Zheng K Y，Wang Y，et al. Harnessing an arbuscular mycorrhizal fungus to improve the adaptability of a facultative metallophytic poplar （Populus yunnanensis） to cadmium stress：physiological and molecular responses［J］. Journal of Hazardous Materials，2022，424：127430.

［30］張 華，孫紀全，包玉英.叢枝菌根真菌影響植物次生代謝產物的研究進展［J］. 農業(yè)生物技術學報，2015，23（8）：1093-1103.

［31］劉 茵，孟自力.黃淮中部小麥干旱的發(fā)生規(guī)律及成因分析：以商丘市為例［J］. 安徽農業(yè)科學，2018，46（16）：164-166.

［32］沈鳳斌.含鎘小麥再敲土壤污染警鐘［J］. 生態(tài)經濟，2017，33（9）：10-13.

［33］Ke Q B， Ye Jun， Wang B M， et al. Melatonin mitigates salt stress in wheat seedlings by modulating polyamine metabolism［J］. Frontiers in Plant Science， 2018， 9： 914.

［34］Poghosyan G H，Mukhaelyan Z H，Vardevanyan P H. Influence of cadmium ions on growth and antioxidant system activity of wheat （Triticum aestivum L.） seedlings［J］. International Journal of Scientific Research in Environmental Sciences，2014，2（10）：371-378.

［35］Ma L，Huang Z L，Li S Y，et al. Melatonin and nitrogen applications modulate early growth and related physio-biochemical attributes in maize under Cd stress［J］. Journal of Soil Science and Plant Nutrition，2021，21（2）：978-990.

［36］Li H，Chen X W，Wu L，et al. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on redox homeostasis of rice under Cd stress［J］. Plant and Soil，2020，455（1/2）：121-138.

［37］Faria J M S，Pinto A P，Teixeira D，et al. Diversity of native arbuscular mycorrhiza extraradical mycelium influences antioxidant enzyme activity in wheat grown under Mn toxicity［J］. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2022，108（3）：451-456.

［38］He L，Li C Y，Liu R J.Indirect interactions between arbuscular mycorrhizal fungi and Spodoptera exigua alter photosynthesis and plant endogenous hormones［J］. Mycorrhiza，2017，27（6）：525-535.

［39］Campos C，Nobre T，Goss M J，et al. Transcriptome analysis of wheat roots reveals a differential regulation of stress responses related to arbuscular mycorrhizal fungi and soil disturbance［J］. Biology，2019，8（4）：93.

［40］Chen J，Zhang H Q，Zhang X L，et al. Arbuscular mycorrhizal symbiosis mitigates oxidative injury in black locust under salt stress through modulating antioxidant defence of the plant［J］. Environmental and Experimental Botany，2020，175：104034.

［41］Cui G J，Ai S Y，Chen K，et al. Arbuscular mycorrhiza augments cadmium tolerance in soybean by altering accumulation and partitioning of nutrient elements，and related gene expression［J］. Ecotoxicology and Environmental Safety，2019，171：231-239.

［42］Yang X，Qin J H，Li J C，et al. Upland rice intercropping with Solanum nigrum inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi reduces grain Cd while promoting phytoremediation of Cd-contaminated soil［J］. Journal of Hazardous Materials，2021，406：124325.

［43］Sun S S，Wen D，Yang W Y，et al. Overexpression of caffeic acid O-methyltransferase 1 （COMT1） increases melatonin level and salt stress tolerance in tomato plant［J］. Journal of Plant Growth Regulation，2020，39（3）：1221-1235.

［44］Yan Y Y，Sun S S，Zhao N，et al. COMT1 overexpression resulting in increased melatonin biosynthesis contributes to the alleviation of carbendazim phytotoxicity and residues in tomato plants［J］. Environmental Pollution，2019，252：51-61.

［45］Wang L，F(xiàn)eng C，Zheng X D，et al. Plant mitochondria synthesize melatonin and enhance the tolerance of plants to drought stress［J］. Journal of Pineal Research，2017，63（3）：e12429.

［46］Byeon Y，Back K.Molecular cloning of melatonin 2-hydroxylase responsible for 2-hydroxymelatonin production in rice （Oryza sativa）［J］. Journal of Pineal Research，2015，58（3）：343-351.

［47］Yu Y，Teng Z W，Mou Z M，et al. Melatonin confers heavy metal-induced tolerance by alleviating oxidative stress and reducing the heavy metal accumulation in Exophiala pisciphila，a dark septate endophyte （DSE）［J］. BMC Microbiology，2021，21（1）：40.

［48］Gu Q，Chen Z P，Yu X L，et al. Melatonin confers plant tolerance against cadmium stress via the decrease of cadmium accumulation and reestablishment of microRNA-mediated redox homeostasis［J］. Plant Science，2017，261：28-37.

［49］Byeon Y，Tan D X，Reiter R J，et al. Predominance of 2-hydroxymelatonin over melatonin in plants［J］. Journal of Pineal Research，2015，59（4）：448-454.

收稿日期：2022-12-04

基金項目：國家自然科學基金 （編號：31771730）。

作者簡介：韓蕾蕾（1994—），女，河南周口人，碩士，從事鎘污染修復小麥研究。E-mail：1678125333@qq.com。

通信作者：袁祖麗，博士，教授，從事叢枝菌根真菌對土壤重金屬污染作物的生理、分子解毒機制研究。E-mail：zuliyuan@126.com。