Melatonin is a pleiotropic signaling molecule that provides physiological protection against diverse environmental stresses in plants. Nonetheless, the mechanisms for melatonin-mediated thermotolerance remain largely unknown. Here, we report that endogenous melatonin levels increased with a rise in ambient temperature and that peaked at 40°C. Foliar pretreatment with an optimal dose of melatonin (10 μmol/L) or the overexpression of N-acetylserotonin methyltransferase (ASMT) gene effectively ameliorated heat-induced photoinhibition and electrolyte leakage in tomato plants. Both exogenous melatonin treatment and endogenous melatonin manipulation by overexpression of ASMT decreased the levels of insoluble and ubiquitinated proteins, but enhanced the expression of heat-shock proteins (HSPs) to refold denatured and unfolded proteins under heat stress. Meanwhile, melatonin also induced expression of several ATG genes and formation of autophagosomes to degrade aggregated proteins under the same stress. Proteomic profile analyses revealed that protein aggregates for a large number of biological processes accumulated in wild-type plants. However, exogenous melatonin treatment or overexpression of ASMT reduced the accumulation of aggregated proteins. Aggregation responsive proteins such as HSP70 and Rubisco activase were preferentially accumulated and ubiquitinated in wild-type plants under heat stress, while melatonin mitigated heat stress-induced accumulation and ubiquitination of aggregated proteins. These results suggest that melatonin promotes cellular protein protection through induction of HSPs and autophagy to refold or degrade denatured proteins under heat stress in tomato plants.

Melatonin is a pleiotropic signaling molecule that plays multifarious roles in plants stress tolerance. The polyamine (PAs) metabolic pathway has been suggested to eliminate the effects of environmental stresses. However, the underlying mechanism of how melatonin and PAs function together under heat stress largely remains unknown. In this study, we investigated the potential role of melatonin in regulating PAs and nitric oxide (NO) biosynthesis, and counterbalancing oxidative damage induced by heat stress in tomato seedlings.Heat stress enhanced the overproduction of reactive oxygen species (ROS) and damaged inherent defense system, thus reduced plant growth. However, pretreatment with 100 μM melatonin (7 days) followed by exposure to heat stress (24 h) effectively reduced the oxidative stress by controlling the overaccumulation of superoxide (O2•-) and hydrogen peroxide (H2O2), lowering the lipid peroxidation content (as inferred based on malondialdehyde content) and less membrane injury index (MII). This was associated with increased the enzymatic and non-enzymatic antioxidants activities by regulating their related gene expression and modulating the ascorbate-glutathione cycle. The presence of melatonin induced respiratory burst oxidase (RBOH), heat shock transcription factors A2 (HsfA2), heat shock protein 90 (HSP90), and delta 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) gene expression, which helped detoxify excess ROS via the hydrogen peroxide-mediated signaling pathway. In addition, heat stress boosted the endogenous levels of putrescine, spermidine and spermine, and increased the PAs contents, indicating higher metabolic gene expression. Moreover, melatonin-pretreated seedlings had further increased PAs levels and upregulated transcript abundance, which coincided with suppression of catabolic-related genes expression. Under heat stress, exogenous melatonin increased endogenous NO content along with nitrate reductase- and NO synthase-related activities, and expression of their related genes were also elevated.Melatonin pretreatment positively increased the heat tolerance of tomato seedlings by improving their antioxidant defense mechanism, inducing ascorbate-glutathione cycle, and reprogramming the PAs metabolic and NO biosynthesis pathways. These attributes facilitated the scavenging of excess ROS and increased stability of the cellular membrane, which mitigated heat-induced oxidative stress.

Autophagy plays critical roles in plant responses to stress. In contrast to the wealth of information concerning the core process of plant autophagosome assembly, our understanding of the regulation of autophagy is limited. In this study, we demonstrated that transcription factor HsfA1a played a critical role in tomato tolerance to drought stress, in part through its positive role in induction of autophagy under drought stress. HsfA1a expression was induced by drought stress. Virus-induced HsfA1a gene silencing reduced while its overexpression increased plant drought tolerance based on both symptoms and membrane integrity. HsfA1a-silenced plants were more sensitive to endogenous ABA-mediated stomatal closure, while its overexpression lines were resistant under drought stress, indicating that phytohormone ABA did not play a major role in HsfA1a-induced drought tolerance. On the other hand, HsfA1a-silenced plants increased while its overexpression decreased the levels of insoluble proteins which were highly ubiquitinated under drought stress. Furthermore, drought stress induced numerous ATGs expression and autophagosome formation in wild-type plants. The expression of ATG10 and ATG18f, and the formation of autophagosomes were compromised in HsfA1a-silenced plants but were enhanced in HsfA1a-overexpressing plants. Both electrophoretic mobility shift assay and chromatin immunoprecipitation coupled with qPCR analysis revealed that HsfA1a bound to ATG10 and ATG18f gene promoters. Silencing of ATG10 and ATG18f reduced HsfA1a-induced drought tolerance and autophagosome formation in plants overexpressing HsfA1a. These results demonstrate that HsfA1a induces drought tolerance by activating ATG genes and inducing autophagy, which may promote plant survival by degrading ubiquitinated protein aggregates under drought stress.

The revolutionary development of generative artificial intelligence, especially large language model (LLM) chatbots like ChatGPT, has brought disruptive changes to society, especially in the field of higher education, particularly in the domain of writing. Prior studies have primarily examined the opportunities and challenges that LLM Chatbots bring to higher education writing from a theoretical perspective. However, empirical studies on how to effectively and responsibly integrate LLM Chatbots into writing learning and evaluate their effectiveness are still limited. To address this gap, the present study introduces a learning approach termed LLM-powered Chatbot-assisted argumentative writing (LCAW) to support the cultivation of university students' writing abilities. A total of 61 Chinese university students from two classes were invited to participate in a quasi-experimental study with different learning methods as intervention measures, and student perceptions were gathered through interviews. The results show that the proposed LCAW method significantly improves students' writing performance in terms of content quality and language expression, and positively impacts in providing personalized feedback and enhancing writing motivation. This study contributes by proposing an effective method for integrating generative AI into higher education writing instruction and by offering insights for curriculum design policies to enhance higher writing education through GenAI.

Saline irrigation water can enhance agricultural production in water-scarce regions. Alfalfa (Medicago sativa L.) is a moderately saline-tolerant legume forage grass, and growing alfalfa in saline–alkali areas under irrigated conditions has high economic and ecological benefits. However, the effects of saline water irrigation on sodium chloride (NaCl)-dominated saline–alkali soils for alfalfa growth and development remain unclear. We evaluated the change in salinity of saline–alkali soils and monitored leaf photosynthetic and respiratory indicators, biomass allocation, and ion content of different organs of alfalfa plants under five treatments: irrigation with freshwater (S0); irrigation with saline water of ECiw = 4 mS cm−1 (S1), ECiw = 8 mS cm−1 (S2), and ECiw = 12 mS cm−1 (S3); and drought treatment (H). The results showed that there were no significant differences in leaf relative conductivity, belowground biomass, and yield in the S1 treatment compared with those of the S0 treatment; the biomass was significantly decreased by 21.42% and 31.83% under S2 and S3 treatments, but both were higher than the H treatment. Soil salinity increased with the increase in water salinity, and the difference in total soil salinity was not significant between the S0 and S1 treatments, while the total soil salinity of the S2 and S3 treatments was significantly higher than that of the S0 treatment. In conclusion, irrigation with NaCl saline water of ECiw = 4 mS cm−1 does not significantly affect alfalfa growth and physiology. This study provides theoretical support for the safe use of saline water for irrigation in sodium chloride-dominated saline–alkali soils.