棉花是重要的经济作物,棉纤维是重要的纺织原料,而棉籽不仅是最基本的生产资料,且含有大量优质油和蛋白质,是食用油和蛋白质的重要来源。色素腺体是棉属植物所特有的结构,内含对人和单胃动物有毒的棉酚及其衍生物。一般棉花种子因具有色素腺体和棉酚而限制其充分利用。无色素腺体棉品种全株无色素腺体,棉籽中的棉酚含量极低可直接食用或饲用,对于棉籽综合利用具有重要意义。然而,棉酚是棉花的植保素,可抵御多种病虫害,并在非生物逆境中发挥重要的作用。因此,提高无色素腺体棉的抗逆性具有重要的理论和实践意义。种子引发技术对于作物生产具有重要的作用,它可以提高作物种子发芽率,促进作物生长发育和耐逆性,并能提高作物产量与品质,而褪黑素可以促进植物生长并且可以减轻植物非生物和生物胁迫的影响。本研究中以三对棉花色素腺体有无近等基因系为材料,研究褪黑素引发对无色素腺体棉的种子发芽、幼苗生长、产量和纤维品质,以及耐盐和镉胁迫的影响,分析其抗氧化酶活性、丙二醛含量、叶绿素含量、光合速率和内源褪黑素含量等生理生化机制,并通过转录组分析研究其提高耐逆性的分子机制,主要结果如下:（1）无色素腺体棉与有色素腺体棉材料之间的主要生产性能无显著差异。中棉所12、中棉所16和中棉所17的平均发芽率、发芽势和发芽指数分别为96.78%、80.67%和53.73,优于对应的有色素腺体棉花近等基因系,其中发芽势差异达显著水平;幼苗生长与生物量、主要农艺性状、产量和纤维品质与对应的有色素腺体棉近等基因系无显著差异,但烂铃率显著高于对应的有色素腺体棉近等基因系。（2）褪黑素引发可提高无色素腺体棉材料的种子发芽势,促进幼苗生长,提高棉花生产性能。褪黑素引发可以显著提高棉花发芽势和发芽指数,其中与对照（CK1）相比,相对发芽势达到112.21%,发芽指数比CK1提高16.93%;褪黑素引发还可以促进棉花生长和发育,使根冠比提高19.67%,并通过改善田间农艺性状,提高单株结铃数、铃重和衣分,最终提高纤维产量,但对棉花纤维品质无显著影响。对于多数研究性状而言,褪黑素引发对于无色腺体棉材料的效果优于对应的有色素腺体棉近等基因系,以50μM褪黑素引发处理的效果最佳。（3）褪黑素引发可以提高无色素腺体棉材料的耐盐性和耐镉性。盐和镉胁迫严重抑制棉花的发芽和幼苗生长,表现为种子发芽率和发芽势显著降低,植株生长缓慢、矮小,生物量积累显著下降。盐胁迫对于无色素腺体棉材料的影响重于有色素腺体棉材料,但镉胁迫则相反,尽管二者之间的差异均未达显著水平。褪黑素引发可显著提高参试棉花材料的耐盐和耐镉性。与无引发盐胁迫对照（CK1+ST）相比,褪黑素引发后无色素腺体棉材料的相对发芽率和相对发芽势分别达到157.43%和290.28%,发芽指数增加14.60%;在镉胁迫下,相对发芽率和相对发芽势分别为104.62%和106.87%,发芽指数增加14.61%。褪黑素引发对于参试材料苗期的根、茎、叶的生长和生物量等参数影响与种子萌发结果相类似。尽管参试材料及处理浓度之间存在一定的差异,但总体来讲,褪黑素引发对于提高无色素腺体棉材料耐盐性的效果优于对应的有色素腺体棉近等基因系,而耐镉性则因性状参数不同而异。（4）褪黑素引发提高了无色素腺体棉植株的光合作用和抗氧化能力。测定的结果表明,在无胁迫条件下,无色素腺体棉材料的光合作用参数、抗氧化酶活性、叶绿素含量和内源褪黑素含量均高于对应的有色素腺体棉近等基因系,而丙二醛含量低于对应的有色素腺体近等基因系,但差异不显著。盐和镉胁迫会严重影响棉花的生理生化特性,表现为光合作用参数和抗氧化酶活性显著下降,丙二醛含量显著提高,其中盐胁迫对无色素腺体棉材料的影响更大,而镉胁迫对有色素腺体棉材料的影响更强。褪黑素引发可以显著改善参试材料,特别是无色素腺体棉材料在盐和镉胁迫条件下的光合作用和抗氧化能力,其中50μM褪黑素引发的植株光合作用速率、抗氧化酶活性和丙二酫含量与对照无显著差异。转录组测序结果也证明,在盐胁迫和镉胁迫条件下,中棉所12无的光合作用和抗氧化酶相关基因在褪黑素引发条件下显著上调表达。（5）褪黑素引发优化了棉花对营养元素的吸收和代谢。测定结果表明,盐和镉胁迫均会导致棉花中的5个大量元素和4个微量元素含量发生显著地变化,从而影响棉花生长发育。镉胁迫导致棉花体内镉元素的大量富集(6237.80μg·g-1),而植株必需的营养元素含量下降。褪黑素引发可以使棉花镉元素的吸收和积累减少17.80%,增加必需元素的吸收,平衡因胁迫而引起的植株体内营养元素失衡。（6）褪黑素引发通过促进水杨酸、油菜素内酯和细胞分裂合成来提高植株的抗逆性,并减少脱落酸和赤霉素的合成以促进植株生长和减缓衰老来响应盐和镉胁迫。在盐和镉胁迫下,褪黑素引发使8个植物激素合成通路的相关基因发生显著差异表达,说明褪黑素参与盐胁迫响应的植物激素信号通路的调控。不同材料应对盐或镉胁迫的植物激素相关信号通路基因表达具有一定的特异性。（7）无色素腺体棉在胁迫和褪黑素引发下会促进棉酚和木质素的合成。胁迫和褪黑素引发诱导有色素腺体棉材料苯丙烷合成通路的基因显著差异表达,通过合成更多的木质素来抵抗盐和镉胁迫;而对应的无色素腺体棉材料则通过倍半萜类化合物和三萜系化合物合成通路相关基因的显著上调表达,以合成更多的棉酚及其衍生物来应答盐或镉胁迫。尽管褪黑素引发会使棉酚合成相关基因上调表达,但引发后盐胁迫处理的基因表达量,特别是上调表达的基因数未明显高于无胁迫对照。综上所述,褪黑素引发可以提高棉花发芽率和发芽势,促进棉花生长发育,并提高纤维产量。褪黑素引发可诱导多种类型的基因表达来调节光合作用效率,增强活性氧清除系统,促进棉酚及其衍生物和木质素合成相关基因上调表达,并调控植物激素信号通路网络来提高棉花植株的耐逆性。因此,在生产实践中可以应用褪黑素进行种子引发来增强无色素腺体棉的耐逆性,提高无色素腺体棉的生产性能。