Melatonin ist ein Hormon, das in allen drei Bereichen des Lebens vorkommt – Bakterien, Archaeen und Eukaryota. Es ist am bekanntesten als das Hormon, das hilft, den Schlafzyklus des Menschen zu regulieren, jedoch hat Melatonin in Pflanzen andere Funktionen. In erster Linie wurde berichtet, dass es verschiedene Signalereignisse während Pflanzenreaktionen auf abiotische und biotische Stressbedingungen aktiviert und dabei hilft, sie unter Stressbedingungen zu schützen. Wissenschaftliche Studien haben ergeben, dass Melatonin eine Toleranz gegenüber verschiedenen abiotischen Stressbedingungen, einschließlich Schwermetallen, hohen Temperaturen und Salzgehalt, hervorrufen kann.

Während Stress verstärkt Melatonin mehrere Anpassungsreaktionen in Pflanzen. Es kann die Stomataleitfähigkeit, Photosynthese und Transpiration steigern, die Nährstoffaufnahme erhöhen und den Zuckerstoffwechsel fördern. Es reguliert auch Prozesse hoch, die oxidative Schäden in Zellen verhindern, einschließlich der Synthese von Antioxidantien und der Entfernung reaktiver Sauerstoffspezies. Dennoch wurden die zugrunde liegenden Mechanismen von Melatonin bei der Linderung von Trockenstress bei Nutzpflanzen nur selten untersucht. Insbesondere ist wenig darüber bekannt, ob die Anwendung von Melatonin auf den Blättern oder in der Rhizosphäre die Stresstoleranz verbessert oder nicht.

Auswirkungen der Anwendung von Melatonin auf das phänotypische Erscheinungsbild von Sojabohnenpflanzen, die unter normalen und Trockenstressbedingungen angebaut werden. Die Begriffe FM50 und FM100 beziehen sich auf die Anwendung von 50 uM bzw. 100 uM Melatonin auf die Blätter, während sich RM50 und RM100 auf die Anwendung von 50 uM bzw. 100 uM Melatonin auf die Wurzelzone beziehen. Bildnachweis: Imran et al.

In ihrer neuen Studie veröffentlicht in AoBP, Imran et al. Untersuchen Sie die Rolle der exogenen Melatoninanwendung (Blatt- oder Wurzelzone) bei der Verbesserung der Trockenstresstoleranz von Sojabohnen (Glycine max) Sämlinge. Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Vorbehandlung von Sojabohnensämlingen mit Melatonin die negativen Auswirkungen von Trockenstress auf pflanzenwachstumsbezogene Parameter und den Chlorophyllgehalt signifikant milderte. Die positiven Wirkungen gegen Trockenheit waren durch Melatoninanwendung in der Rhizosphäre ausgeprägter als bei Blattbehandlungen. Die durch Melatonin induzierte erhöhte Toleranz könnte einer verbesserten photosynthetischen Aktivität, einer Verringerung von Abscisinsäure und trockenheitsinduzierten oxidativen Schäden durch Verringerung der Akkumulation von reaktiven Sauerstoffspezies und Malondialdehyd zugeschrieben werden.

Diese Studie zeigte, dass die durch Melatonin induzierte Verbesserung der Toleranz gegenüber Trockenstress in Sojabohnenpflanzen mit einer verbesserten Funktion der antioxidativen Abwehrmaschinerie und der Aufnahme von Wasserstoffperoxid verbunden war, was die durch Trockenstress verursachten oxidativen Schäden linderte. Die Anwendung von Melatonin in der Wurzelzone führte zu einer signifikant höheren physiologischen und phytohormonellen Regulation als die Anwendung auf den Blättern. Dies könnte ein wesentlicher Faktor sein, der die Durchführbarkeit der Anwendung von Melatonin auf großflächigem Feldniveau bestimmt. Allerdings sind die Ergebnisse Imran et al. liefern gute Belege für die physiologische Rolle von Melatonin und dienen als Plattform für mögliche Anwendungen in der Landwirtschaft oder verwandten Forschungsgebieten.