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固着生长的植物在长期进化过程中形成了多种抵御不利环境的应答机制,活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）作为第二信使在植物响应生物和非生物胁迫中起重要作用。由保卫细胞构成的气孔是气体和水分交换的主要通道,也是病原菌入侵植物叶片的重要途径。植物应答病原菌入侵时通过刺激保卫细胞中的ROS产生以促进气孔关闭,这种主动限制病原菌入侵的机制被称为气孔免疫。褪黑素和黄酮醇是植物重要的小分子化合物,在植物生长发育和气孔开度调节中起重要作用。然而,褪黑素和黄酮醇是否参与植物气孔免疫及其调控机制还不清楚。本研究以云南特色经济作物烟草和三七为主要研究对象,分析褪黑素和黄酮醇信号交互在植物气孔免疫中的调控机理,为提高植物抗病能力的绿色可持续农业发展提供新的理论和实践依据。主要研究结果如下:1.在野生型烟草中分析褪黑素、黄酮醇和ROS在气孔免疫中的互作调控机理。实验结果表明,致病菌丁香假单胞菌Pst DC3000处理后诱导了烟草褪黑素合成（NtSNAT）和受体（NtPMTR1）基因表达,且外源添加褪黑素可以显著降低烟草叶片中的菌落数,表明褪黑素信号参与烟草应答病原菌Pst DC3000侵染中。进一步的研究发现,褪黑素和病原菌鞭毛多肽flg22处理诱导了烟草气孔关闭和保卫细胞中ROS产生,而保卫细胞中黄酮醇类化合物的荧光强度却显著下降。与之相反的是,添加黄酮醇类化合物山奈酚（kaempferol）抑制了褪黑素和flg22诱导的气孔关闭和保卫细胞中ROS水平,表明褪黑素和flg22可能通过拮抗黄酮醇的合成而促进ROS产生和诱导气孔关闭。因此,本研究进一步分析了褪黑素对黄酮醇合成（NtFLS1、NtCHI）和抗病基因PRX,NPR1的表达水平变化。实验结果表明,外源褪黑素（MT）和病原菌共同处理（MT+Pst DC3000）2 h后NtFLS1、NtCHI表达水平开始下降,且在处理8h后NtFLS1和NtCHI表达达到最低水平;而处理24h后NtFLS1和NtCHI表达水平又显著提高或恢复到对照水平,表明褪黑素和flg22可能作为一个信号在短时间内抑制黄酮醇类化合物合成而提高ROS产生和气孔免疫能力。2.在遗传学层面上验证黄酮醇类化合物参与褪黑素和flg22诱导的气孔免疫。研究结果表明,与野生型烟草相比,Pst DC3000侵染三天后NtCHI和NtFLS2过表达植株叶片中的菌落数分别提高了 6和2倍,而RNAi植物叶片菌落数却分别显著下降了2.3和1.8倍。与不施加MT相比,外源添加MT后NtCHI和NtFLS2过表达植株叶片中的菌落数分别下降了 1.6和6.5倍,且RNAi植物叶片中的菌落数也分别显著下降了15和11倍。气孔开度的分析结果表明,NtCHI和NtFLS2过表达植物对褪黑素和flg22诱导的气孔不敏感,这可能与NtCHI和NtFLS2过表达植物中含有高水平的黄酮醇类化合物有关。3.在过表达大豆褪黑素合成关键基因GmSNAT的转基因烟草中进一步验证褪黑素和黄酮醇信号交互调控气孔免疫的机理。分析结果表明,Pst DC3000处理三天后GmSNATOE2和GmSNA TOE5过表达植物叶片中的菌落数是野生型野草的23%和14%。激光共聚焦荧光显微镜结果表明,GmSNA TOE2和GmSNA TOE5保卫细胞中黄酮醇类化合物的荧光强度显著低于野生型,而ROS含量却显著提高;而外源添加山奈酚却获得相反的结果,表明过表达GmSNA T1降低了烟草气孔中黄酮醇含量。当褪黑素和山奈酚（MT+Kae）及鞭毛蛋白和山奈酚（flg22+Kae）同时处理时,保卫细胞中的黄酮醇和ROS含量恢复至对照组相当水平。以仅喷去离子水的处理组为对照,外源褪黑素（MT）、病原菌（Pst DC3000）、褪黑素和病原菌（MT+Pst DC3000）处理后,黄酮醇合成相关基因NtFLS1、NtCHI表达水平开始下降,且在处理8h后NtFLS1和NtCHI表达达到最低水平;而处理24h后NtFLS1和NtCHI表达水平又恢复到对照水平。气孔敏感性分析发现,与野生型烟草相比,外源褪黑素处理GmSNA TOE2和GmSNA TOE5过表达植株下表皮,保卫细胞开度显著低于对照组,而外源褪黑素和山奈酚共同处理（MT+Kae）时,可恢复至对照组水平,鞭毛蛋白和山奈酚（flg22+Kae）同时处理时,与仅鞭毛蛋白处理组相比（+flg22）相比有所恢复,但不能完全恢复至空白组水平。4.三七是云南省特色中药材,叶部病害是限制三七产业发展的重要因素。本研究利用褪黑素调控气孔免疫的基本原理,探究增强三七抗病能力的可行方法。外源褪黑素和flg22处理三七叶片下表皮2h诱导了气孔关闭和保卫细胞中ROS产生。在实验室条件下,外源喷施褪黑素降低了三七叶片中的Pst DC3000菌落含量,降了9.7倍。田间实验结果表明,外源褪黑素显著降低三七的叶部病害感病率降低了 1 8%。以上研究结果表明,外源褪黑素可以显著降低三七叶部病害的感病率,提高植物对病原菌的抗性。