嫁接在植物抗逆及品质改良中的应用

嫁接是一种历史悠久且被广泛运用的农业生产技术,是繁育优良苗木、加快植物生长期、有效防止生物病害及拯救濒危物种的有效工具。概述了农业生产中的嫁接方法及其在农业生产的应用,重点阐述嫁接在提高植物抗逆性、改良产品产量及品质等方面的应用,旨在为嫁接技术的推广及研究方向提供参考。

基于sfGFP系统的嫁接体接口处的细胞质融合检测

为了探究接穗和砧木间的细胞如何相互作用而形成功能性嫁接体,利用自组装拆分的超折叠绿色荧光蛋白(sfGFP)系统来监测嫁接体接口处的细胞质融合发生事件。通过花侵染转化得到在细胞质中单独表达sfGFP1-10和mCherry-11的转基因拟南芥植株以及通过叶盘法转化得到在细胞质中单独表达sfGFP1-10和mCherry-11的转基因烟草植株。T1转基因拟南芥和T1转基因烟草在含相应抗生素的培养基中生长,培养8 d后选取生长健壮的幼苗用于嫁接,构建远缘嫁接体(At-1-10/Nb-11)、自体嫁接体(At-1-10/At-11、Nb-1-10/Nb-11)以及对照嫁接体(At-11/Nb-11、At-11/At-11、Nb-11/Nb-11)。嫁接后第4天,利用激光共聚焦显微镜观察接口处GFP信号并统计嫁接体接口处的GFP荧光强度。结果显示:在嫁接后第4天,远缘嫁接体和自体嫁接体接口处均监测到GFP信号,且远缘嫁接体的GFP荧光强度显著高于自体嫁接。在细胞质中单独表达sfGFP1-10和mCherry-11的转基因拟南芥未嫁接幼苗、细胞质中单独表达sfGFP1-10和mCherry-11的转基因烟草未嫁接幼苗以及对照嫁接体中均未检测到GFP信号。结果表明:嫁接体接口处细胞质在嫁接后第4天已经发生融合,拆分的sfGFP片段在砧穗的连接下重组并发出荧光,定位于细胞质中,且远缘嫁接体和自体嫁接体在细胞质融合上存在差异;自组装拆分的sfGFP系统可用于检测嫁接体接口处细胞质的融合,为研究嫁接体接口处细胞学事件发生提供了新的视角。

基于MS2蛋白系统的可移动性RNA鉴定方法

为了方便快速地鉴定RNA的移动性,研究RNA参与植物生长发育以及生理响应过程的胞间运输机制,减少试验成本,将含有24个茎环串联重复的RNA结构(SL24)连入双元载体pUbiK成功构建了表达载体pSL24UbiK,再利用同源重组的方法将可移动性RNA FT和不可移动性RNA GUS片段分别连入表达载体pSL24UbiK成功构建了重组载体pSL24UbiK-FT、pSL24UbiK-GUS。利用农杆菌介导法,将pSL24UbiK-FT、pSL24UbiK-GUS分别与p1390-35S-MS2FD-GFP共同在烟草叶片中瞬时表达。在Ubiquitin启动子驱动下,SL24和目标RNA形成融合片段。MS2/SL24系统的另一组分MS2蛋白与绿色荧光蛋白融合形成MS2-GFP,噬菌体外壳蛋白MS2可识别SL24 RNA结构,在共聚焦显微镜下观察烟草叶片中GFP的细胞定位情况。结果显示,可移动RNA FT在细胞质附近显示出点状信号,不可移动RNA GUS在细胞质附近没有检测到荧光信号,只在细胞核位置有荧光信号的出现。结果表明,利用该系统将目标RNA连接到表达载体pSL24UbiK上,通过与p1390-35S-MS2FD-GFP共侵染烟草叶片,在共聚焦显微镜下观察GFP的细胞定位情况就能够确定RNA在细胞内是否可以移动,为研究RNA的移动性提供了新的技术方法。

拟南芥/本生烟远缘嫁接体中移动性mRNA分子检测

以拟南芥和本生烟草为试材,采用微嫁接技术和转录组测序的方法,研究了拟南芥/本生烟烟草远缘嫁接体中可移动的mRNA分子,以期进一步了解根茎间的信息交流机制。结果表明:在本生烟砧木中检测出824个向下移动的拟南芥mRNA分子,挑选其中30个高丰度的拟南芥mRNA靶分子进行RT-PCR扩增验证,未发现可以移动的mRNA分子。进一步验证其中psbW和RBCS1A基因均未发生移动。利用克隆测序,检测出AT1G26630(elF5A2)的序列来自于本生烟草,而非接穗部分移动而来。深度测序得到的可移动mRNAs并未能够被RT-PCR技术所验证,上述结果表明mRNA可能并非担当根茎间长距离运输的角色。