植物微RNA的生物学功能及其在砧穗互作中的作用研究进展

微RNA(microRNA或miRNA)在调控植物生长发育、胁迫应答和信号转导等方面发挥重要作用,是目前生物科学的研究热点。本文总结了植物miRNA的产生机理、特征及对靶基因的作用机制,miRNA在植物生长发育、胁迫应答、激素调节及信号转导中的功能,植物嫁接后miRNA表达的变化、砧穗间遗传物质的转运,及其对植物抗性的影响。展望了加强miRNA在砧穗互作中的研究,利用miRNA提高植物的抗性、品质和产量等的重要意义。

砧穗互作对嫁接西瓜高温耐性的影响

高温是限制西瓜秋季栽培的重要因素。为研究嫁接对西瓜高温抗性的影响,以葫芦砧木甬砧1号(YZ1)和西瓜早佳8424(ZJ)为材料,通过葫芦砧木嫁接西瓜,并以葫芦和西瓜自接为对照,以42℃高温处理3 d。结果高温使嫁接西瓜及接穗自接苗叶绿素含量升高,砧木自接苗叶绿素含量下降。嫁接西瓜叶片MDA含量下降,砧木和接穗则上升。同时,嫁接可减少高温对接穗叶片相对电导率的影响。因此,砧穗互作具有类似杂种优势的表现,可提高西瓜的高温耐性。

植物嫁接中砧穗互作分子机制的研究进展

嫁接是一项具有很高经济价值和研究价值的人工繁殖育苗技术。为了完善嫁接技术,提高嫁接苗的成活率,人们对植物嫁接中砧穗互作分子机制进行了广泛研究,取得了一定的进展。本文综述了植物嫁接中信号分子运输的调控机制,并总结了植物嫁接的遗传效应(表观遗传与砧穗基因差异性表达)及砧穗互作分子机制的最新研究进展。同时,本文对嫁接中砧穗互作分子机制的未来研究方向进行了展望,以期为未来植物嫁接分子机制的深入研究提供新的探索思路。

植物嫁接砧木与接穗互作机制研究进展

优良砧木或接穗可以显著促进嫁接植物生长,提高其抗逆性及果实产量和品质,是一种绿色安全可持续的方法。文章综述了植物嫁接后砧木与接穗在养分和水分吸收、激素调节、应激响应、嫁接亲和性以及RNA长距离运输、DNA甲基化等方面的相互作用及基因表达的响应机制,可为后续深入研究砧穗互作机制提供借鉴。

嫁接植物砧木与接穗互作机理研究进展

嫁接技术作为广泛应用的无性繁殖方式,成为良种化生产的重要环节,已被广泛应用于农林业领域的扩繁、新品种选育、品种改良等方面,开展砧木与接穗间相互作用机制的研究,对于科学选择砧穗组合具有重要意义。从水分和矿质离子、有机物和抗氧化酶、激素作用、基因调控和表观遗传学角度综述砧穗互作的研究现状,阐述主流观点;从激素、基因调控和表观遗传学三者间相互作用方面,初步探索砧穗互作的普适规律。

果树砧穗互作研究进展

果树砧穗互作相关机理的研究对于揭示嫁接亲和性、营养平衡以及信号调控器官形态建成具有重要意义。综述了果树砧穗互作相关机制,并指出目前存在问题和未来发展方向。研究表明：（1）砧穗间细胞正确识别和信息交流是嫁接正常愈合的关键,生理生化代谢物质也影响嫁接体的愈合;（2）嫁接体成活后,砧木直接影响接穗营养水平,接穗调控砧木根系生长发育并产生反馈作用,砧穗间内源激素含量及比例和一些可远距离传递的信号物质参与调控嫁接体发育过程;（3）嫁接杂交为果树育种提供新的方向。未来应进一步研究内源激素如何调控嫁接愈合及嫁接体营养运输、远距离移动的信号物质和嫁接遗传物质改变的分子机制。

砧穗互作对越冬番茄光合作用及生长与产量的影响

以不同长势的砧木和接穗嫁接番茄(Solanum lycopersicum)为试材,研究不同砧穗组合对嫁接番茄植株生长、叶绿素含量、光合特性以及叶片中蔗糖和淀粉含量变化和光合酶基因表达的影响。结果表明,砧木品种显著影响嫁接番茄Rubisco大亚基(RbcL)、Rubisco活化酶(RCA)、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(Ald)、转酮醇酶(TK)及核酮糖-5-磷酸激酶(PRK)基因表达,进而影响嫁接番茄叶片叶绿素含量、光合特性及光合产物的贮运,引起嫁接番茄植株的茎粗、叶面积、地上干物质量以及全株产量的显著差异。接穗的长势也对嫁接番茄植株光合酶Rubisco小亚基(RbcS)、果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(SBPase)基因的表达以及光合能力具有明显影响。砧木和接穗互作效应显著,共同影响嫁接番茄叶片的光合碳同化能力,并作用于嫁接番茄植株的生长发育及产量。经检测,发现在所有嫁接组合中,中等长势砧木与强长势接穗‘J8/LD’嫁接引起RCA表达量显著提高, Rubisco活性增强,提高嫁接番茄叶片的光合速率,加快碳同化代谢产物的转化效率,增强光能利用率,加速光合产物的形成与积累,促进嫁接番茄植株生长,产量增加。本文研究结果表明砧木和接穗交互作用显著影响嫁接番茄的光合作用与生长,并最终影响作物产量。

橡胶苗砧木大小和流胶量对接穗产量及生长的影响

以同批次GT1橡胶种子苗芽接接穗无性系热研7-33-97,按锯砧时砧木大小和砧木流胶量分成4种类型(大砧多胶、大砧少胶、小砧多胶、小砧少胶)种苗,对橡胶树的茎围生长和割胶第6年的产胶性状进行比较研究。结果表明,4种类型种植材料的橡胶产量无显著差异,胶乳的生理参数(蔗糖、无机磷和硫醇)也表现出无显著差异;在接穗生长上,大砧木和小砧木上的接穗茎围也表现出无显著差异。本研究结果表明,以砧木大小或砧木流胶量作为筛选指标,并不能选择出能加速接穗生长或提高接穗橡胶产量的优良种苗。

接穗对油茶砧木根生理特性及解剖结构的影响

以普通油茶和茶花为接穗,普通油茶芽苗砧为砧木,设异源嫁接(处理1)、同源嫁接(处理2)和自根苗(处理3)3个处理,研究不同接穗对普通油茶芽苗砧木根生理特性及根尖解剖结构的影响,分析接穗与砧木亲缘关系对砧木根的影响规律,以探明砧木响应接穗的机理。结果表明:嫁接促进油茶芽苗砧嫁接体根系生长,砧穗亲缘关系越远,越利于砧木根系生长;嫁接增厚根尖的中柱鞘、皮层和直径,缩小维管柱直径,砧穗亲缘关系越远,根横向生长能力越弱,内皮层细胞加厚层次越少,根吸收效率和横向运输能力越强,纵向运输能力越弱,抗逆性越弱;嫁接降低根系营养物质贮藏和过氧化氢酶(CAT)活性,提高过氧化物酶(POD)活性,砧穗亲缘关系越远,胁迫越强,CAT和POD活性越大,多酚氧化酶(PPO)活性越小,越有利于根的伸长生长和分枝,越不利于根的横向生长和砧木地径的生长。接穗影响砧木根的解剖结构、营养物质贮藏和酶活性,从而影响根的吸收效率和运输能力,进一步影响砧木的生长,其结果可为油茶生产提供技术和理论指导。

嫁接植株砧穗间遗传信息交流及变异机制

嫁接已被广泛应用于作物生产,通过嫁接可以保持良种特性,矮化植株,提高产量和品质等。砧木可以提高接穗的生长活力和对病害的抗性。嫁接引起植物遗传信息交流是一种客观存在的现象,砧穗间遗传物质水平转移、RNA长距离运输、表观遗传调控、砧穗与环境互作等已被广泛研究。本文综述了嫁接引起遗传信息交流及诱导变异的分子机理研究进展,为更好的应用嫁接提供方法指导,同时也为揭示植物细胞间的互作机制提供理论基础。

基于特征性SNP鉴定mRNA在柑橘砧穗间的转移

【目的】以红夏橙和枳为试材鉴定柑橘砧穗间mRNA的可传递性。【方法】对建立的红夏橙/枳和枳/枳2个砧穗嫁接组合的接穗和砧木分别进行转录组测序;然后将组装的枳转录组与前人发布的红夏橙转录组进行比对分析,以获得的红夏橙和枳基因组各自的特征性SNP为评判标准,获得从红夏橙转移到枳和从枳转移到红夏橙的候选mRNA;对这些候选mRNA进行SNP-RT-PCR验证。【结果】通过比对红夏橙和枳的转录组与基因组数据得到两者间的特征性SNP位点共254580个,并以此为标准选出30个可从红夏橙转移到枳候选mRNA,及24个可从枳转移到红夏橙的候选mRNA。对候选mRNA进一步验证得到3个可转移的mRNA,随后进行功能预测发现从红夏橙转移到枳的mRNA其基因Cs2g16070.1编码1个邻甲基转移酶;从枳转移到红夏橙中的mRNA其基因Pt2g028010.4编码1个泛素蛋白连接酶UPL5;另一个从枳转移到红夏橙中的mRNA其基因Pt3g020940.1编码1个尿苷二磷酸糖基转移酶。【结论】枳砧木中有2个基因(Pt2g028010.4和Pt3g020940.1)编码的mRNA可转移到红夏橙接穗;红夏橙接穗中有1个基因(Cs2g16070.1)编码的mRNA可转移到枳砧木。

低镁与丛枝菌根对枳砧‘纽荷尔’脐橙和‘椪柑’矿质营养吸收与分布的影响

采用盆栽实验研究低镁处理和丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌地表球囊霉(Glomus versiforme)接种处理对枳(Poncirus trifoliata)砧‘纽荷尔’脐橙[Citrus sinensis(L.)Osbeck cv.Newhall]和‘椪柑’(Citrus reticulata Blanco cv.Ponkan)不同部位硼、磷、钾和钙含量的影响。结果表明:低镁处理提高了‘纽荷尔’下部叶硼、磷及上部叶钾、钙含量,却降低了‘椪柑’下部叶硼、上部叶钾及上下部叶磷、钙含量。在镁适量条件下,AM真菌接种处理显著提高了‘纽荷尔’上部叶硼含量与分配比例、‘椪柑’各部位(上部叶除外)硼含量与分配比例,同时还显著提高了‘纽荷尔’接穗茎和砧木茎磷、钙及下部叶钾、钙含量及‘椪柑’各部位钾、根部磷与钙、上下部叶钙含量。在低镁条件下,AM真菌接种处理显著提高了2个品种各部位硼(‘纽荷尔’上部叶除外)、磷(‘纽荷尔’下部叶除外)、钾(‘椪柑’下部叶除外)和钙(‘椪柑’根部除外)含量,尤以‘纽荷尔’明显。说明在低镁条件下地表球囊霉接种处理可促进枳砧‘纽荷尔’脐橙苗对硼、磷、钾和钙的吸收与转运。研究结果可为柑橘通过平衡施肥来克服营养缺乏黄化症提供科学依据。

基于转录组测序的湖北海棠抗白粉病机制分析

为研究湖北海棠[Malus hupehensis(Pamp)Rehd.]响应白粉病菌胁迫过程中相关基因的表达及分子机制,取同一时期爆发白粉病的‘青砧1号’、‘青砧1号’/湖北海棠嫁接苗的接穗部分和湖北海棠等3份材料的叶片,使用BGISEQ-500测序技术对其进行转录组测序分析。结果表明:青砧1号、青砧1号/湖北海棠和湖北海棠对白粉病的抗性依次增加;GO富集显示代谢过程和催化活性相关的GO term在青砧1号、青砧1号/湖北海棠和湖北海棠中被显著富集;KEGG分析显示亚油酸代谢、植物病原体相互作用、磷酸肌醇代谢、油菜素类固醇生物合成和磷脂酰肌醇信号系统等5条代谢途径在‘青砧1号’/湖北海棠和湖北海棠中均显著富集,碳代谢途径只在抗性强的湖北海棠中显著富集。与白粉病抗性相关基因家族表达分析显示,WRKY70、WRKY33、NPR3和WRKY40等转录因子基因在青砧1号/湖北海棠和湖北海棠中较青砧1号显著上调表达。实时荧光定量PCR结果证实了转录组测序结果的准确性。