Abstract Drought limits the growth and development of loquat (Eriobotrya japonica Lindl.) seedlings. Although melatonin (MT) is a naturally occurring small molecule in plants and has been linked with response to drought stress, the underlying mechanism remains largely unknown. The protective effects and regulatory mechanisms of MT on the regulation of drought stress in grafted loquat seedlings were analyzed in this study. The physiological results showed that MT effectively mitigated chlorophyll degradation and malondialdehyde (MDA) accumulation in the loquat leaves under drought stress. In addition, MT improved the photosynthetic efficiency and starch content of grafted loquat seedlings. Transcriptome results revealed that MT regulated genes involved in the Ca2+ signal transduction (cyclic nucleotide gated channel, CNGCs and cam modulin/ calmodulin-like protein, CAM/CMLs), starch and sucrose metabolism (sucrose synthase, SuS5 and SuS6), and plant hormone signal transduction (ABA receptor, PYL4; protein phosphatase 2C, PP2Cs; auxin/indole acetic acid protein, AUX/IAAs and ethylene-responsive transcription factor 1B, ERF1B), and the transcription factors such as WRKYs, NACs, ERFs, and bHLHs. We highlighted the analysis on phytohormone signaling pathways and their possible crosstalk. The results also demonstrated that MT increased the endogenous MT, IAA and CTK contents, while decreasing the ABA content under drought condition. Taken together, these results provided a new perspective on the role of MT in drought stress and a network for gene function analysis in MT-mediated signaling pathways.

中文翻译：

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生理和转录分析揭示了褪黑激素诱导枇杷（Eriobotrya japonica Lindl.）幼苗抗旱性的调控机制

摘要 干旱限制了枇杷（Eriobotrya japonica Lindl.）幼苗的生长发育。尽管褪黑激素 (MT) 是植物中天然存在的小分子，并且与对干旱胁迫的反应有关，但其潜在机制在很大程度上仍然未知。本研究分析了MT对嫁接枇杷幼苗干旱胁迫调控的保护作用及其调控机制。生理结果表明，MT有效减轻干旱胁迫下枇杷叶片中的叶绿素降解和丙二醛（MDA）的积累。此外，MT提高了嫁接枇杷幼苗的光合效率和淀粉含量。转录组结果显示 MT 调节基因参与 Ca2+ 信号转导（环核苷酸门控通道，CNGCs 和凸轮调节蛋白/钙调蛋白样蛋白，CAM/CMLs），淀粉和蔗糖代谢（蔗糖合酶，SuS5 和 SuS6），以及植物激素信号转导（ABA 受体，PYL4；蛋白磷酸酶 2C，PP2Cs；生长素/吲哚乙酸）蛋白质、AUX/IAAs 和乙烯反应性转录因子 1B、ERF1B)，以及转录因子，如 WRKYs、NACs、ERFs 和 bHLHs。我们强调了对植物激素信号通路及其可能的串扰的分析。结果还表明，在干旱条件下，MT增加了内源MT、IAA和CTK的含量，同时降低了ABA的含量。总之，这些结果为 MT 在干旱胁迫中的作用提供了新的视角，并为 MT 介导的信号通路中的基因功能分析提供了一个网络。淀粉和蔗糖代谢（蔗糖合酶，SuS5 和 SuS6），以及植物激素信号转导（ABA 受体，PYL4；蛋白磷酸酶 2C，PP2Cs；生长素/吲哚乙酸蛋白，AUX/IAAs 和乙烯响应转录因子 1B，ERF1B） ，以及转录因子，如 WRKYs、NACs、ERFs 和 bHLHs。我们强调了对植物激素信号通路及其可能的串扰的分析。结果还表明，在干旱条件下，MT增加了内源MT、IAA和CTK的含量，同时降低了ABA的含量。总之，这些结果为 MT 在干旱胁迫中的作用提供了新的视角，并为 MT 介导的信号通路中的基因功能分析提供了一个网络。淀粉和蔗糖代谢（蔗糖合酶，SuS5 和 SuS6），以及植物激素信号转导（ABA 受体，PYL4；蛋白磷酸酶 2C，PP2Cs；生长素/吲哚乙酸蛋白，AUX/IAAs 和乙烯响应转录因子 1B，ERF1B） ，以及转录因子，如 WRKYs、NACs、ERFs 和 bHLHs。我们强调了对植物激素信号通路及其可能的串扰的分析。结果还表明，在干旱条件下，MT增加了内源MT、IAA和CTK的含量，同时降低了ABA的含量。总之，这些结果为 MT 在干旱胁迫中的作用提供了新的视角，并为 MT 介导的信号通路中的基因功能分析提供了一个网络。生长素/吲哚乙酸蛋白、AUX/IAA 和乙烯反应性转录因子 1B、ERF1B)，以及 WRKYs、NACs、ERFs 和 bHLHs 等转录因子。我们重点分析了植物激素信号通路及其可能的串扰。结果还表明，在干旱条件下，MT增加了内源MT、IAA和CTK的含量，同时降低了ABA的含量。总之，这些结果为 MT 在干旱胁迫中的作用提供了新的视角，并为 MT 介导的信号通路中的基因功能分析提供了一个网络。生长素/吲哚乙酸蛋白、AUX/IAA 和乙烯反应性转录因子 1B、ERF1B)，以及 WRKYs、NACs、ERFs 和 bHLHs 等转录因子。我们强调了对植物激素信号通路及其可能的串扰的分析。结果还表明，在干旱条件下，MT增加了内源MT、IAA和CTK的含量，同时降低了ABA的含量。总之，这些结果为 MT 在干旱胁迫中的作用提供了新的视角，并为 MT 介导的信号通路中的基因功能分析提供了一个网络。结果还表明，在干旱条件下，MT增加了内源MT、IAA和CTK的含量，同时降低了ABA的含量。总之，这些结果为 MT 在干旱胁迫中的作用提供了新的视角，并为 MT 介导的信号通路中的基因功能分析提供了一个网络。结果还表明，在干旱条件下，MT增加了内源MT、IAA和CTK的含量，同时降低了ABA的含量。总之，这些结果为 MT 在干旱胁迫中的作用提供了新的视角，并为 MT 介导的信号通路中的基因功能分析提供了一个网络。