设施蔬菜作为农业生产的重要组成部分，为保障蔬菜周年供应做出了重要贡献。但由于设施蔬菜生产环境相对密闭、复种指数高等原因，病、虫害发生严重，导致生产者使用农药普遍过多而常使产品农药残留超标。这一问题成为限制我国蔬菜出口创汇和威胁消费者健康的重要因素。

近日，山东农业大学园艺科学与工程学院史庆华课题组在环境科学Top期刊Environmental Pollution发表了题为COMT1 overexpression resulting in increased melatonin biosynthesis contributes to the alleviation of carbendazim phytotoxicity and residues in tomato plants 的研究论文，报道了一种利用外源褪黑素及激活内源褪黑素合成关键基因COMT1增强蔬菜植物农药代谢活性，缩短田间用药安全期和降低农药残留的新方法。

该研究发现，外源褪黑素处理可显著降低喷施农药后番茄、生菜、小白菜、菠菜、芹菜、黄瓜和甜瓜等蔬菜作物的农药残留量。过表达褪黑素合成关键基因咖啡酸-O-甲基转移酶基因（caffeic acid O-methyltransferase, COMT1）可显著提高番茄内源褪黑素含量，降低番茄的农药残留量。进一步研究发现，褪黑素增强番茄农药代谢的主要调控机制一方面是增强了植物内源谷胱甘肽的合成和循环利用；另一方面褪黑素可促使更多的谷胱甘肽用于谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferases, GST）介导的异源毒性物质降解。这说明褪黑素在调控谷胱甘肽用于植物适应“毒性物质诱导的活性氧解毒”和“有毒物质降解”之间的竞争平衡上具有重要作用。该研究结果为靶向激活植物GST解毒代谢相关通路，提高农作物对农药和其它污染物解毒能力提供了新的调控途径。

褪黑素在植物农药代谢中的作用模式图

有意思的是，通过嫁接试验，该研究发现超表达COMT1番茄作为砧木能促进接穗番茄果实的褪黑素积累，并降低了农药残留量。该结果为生物技术在蔬菜砧木育种及嫁接中的应用提供了新的思路。

总的来说，该研究首次报道了褪黑素在植物农药代谢中的作用，并揭示了相关调控机制。据了解，审稿专家一致认为该研究为降低作物农药残留提供了一条新的途径，是一个新的发现。

据悉，山东农业大学园艺科学与工程学院史庆华教授课题组的博士生闫燕燕为论文第一作者，巩彪副教授为通讯作者。该项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和山东省蔬菜产业技术体系的资助。

原文链接：

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749118338120