褪黑素（N-乙酰-5-甲氧基色胺）是一种重要的吲哚类化合物，广泛存在于动物、植物等有机体中。植物中褪黑素的生物合成是以色氨酸为前体，经过四个连续的酶促步骤完成的。其中，咖啡酸O-甲基转移酶(COMT)是植物褪黑素合成过程中的关键限速酶。研究发现外源褪黑素在西瓜幼苗抵御非生物胁迫（如低温、盐、干旱和钒胁迫）时发挥积极作用。然而，西瓜中参与褪黑素生物合成的关键基因尚未克隆和鉴定。
近日，HorticultureResearch在线发表了西北农林科技大学张显团队题为TheroleofwatermeloncaffeicacidO-methyltransferase(ClCOMT1)inmelatoninbiosynthesisandabioticstresstolerance的研究论文。
本研究通过系统发育分析、RNA-Seq分析和氨基酸序列比对，从16个西瓜ClOMT基因中鉴定出ClOMT03(Cla97C07G)是参与褪黑素合成的候选COMT基因，命名为ClCOMT1。ClCOMT1蛋白定位于细胞质中。利用西瓜遗传转化技术构建出ClCOMT1过表达和基因编辑的西瓜愈伤组织，检测其褪黑素含量发现，ClCOMT1过表达显著提高褪黑素含量而利用CRISPR/Cas9敲除ClCOMT1基因后褪黑素含量降低。另外，低温、干旱和盐胁迫均能上调西瓜叶片中ClCOMT1的表达，并提高内源褪黑素含量。过表达ClCOMT1增强了转基因拟南芥的非生物胁迫抗性。本项研究克隆了首个葫芦科ClCOMT1基因，并明确了其在西瓜褪黑素生物合成和非生物胁迫抗性中的功能，为深入研究褪黑素对葫芦科作物胁迫抗性的调控机制提供了分子基础。
西北农林科技大学园艺学院博士研究生常静静为该论文的第一作者，张显教授和李好副教授为该论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(YFD)、国家自然科学基金(，)、国家现代农业产业技术体系(CARS-25)和西北农林科技大学仲英青年学者项目的资助。
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