‘井崗紅糯’荔枝嫁接親和性及其機(jī)理研究.pdf

1、植物嫁接成活過(guò)程等同于砧穗愈合過(guò)程，是不同植物的器官、組織或細(xì)胞相互作用，最后結(jié)合成為一個(gè)整體的過(guò)程。嫁接愈合過(guò)程要比傷害愈合過(guò)程復(fù)雜，它涉及到組織學(xué)、細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)等多方面問(wèn)題。前期國(guó)內(nèi)外學(xué)者從形態(tài)解剖學(xué)、生理生化、遺傳特性等方面對(duì)植物嫁接親和機(jī)制進(jìn)行了深入探討。本研究以‘井崗紅糯’為接穗品種，觀測(cè)了‘井崗紅糯’與其它荔枝品種嫁接親和性，在分析生理生化指標(biāo)與嫁接親和性的相關(guān)性的基礎(chǔ)上，通過(guò)石蠟切片觀察親和組合和不親和組合解剖結(jié)構(gòu)的差異

2、；并利用RNA-seq測(cè)序，研究了荔枝嫁接親和組合與嫁接不親和組合愈合過(guò)程中愈合處莖段基因表達(dá)譜的變化，篩選親和與不親和組合間差異表達(dá)基因，以期弄清荔枝嫁接（不）親和性的分子機(jī)制，主要結(jié)果如下：
　　1、分析了‘井崗紅糯’作為接穗品種，嫁接在‘六月雪’、‘宋家香’、‘雪懷子’、‘狀元紅’、‘懷枝’、‘白糖罌’、‘桂林’、‘黒葉’、‘進(jìn)奉’、‘晚埔’、‘早埔’、‘雙肩玉荷包’、‘烏葉’等荔枝品種上，經(jīng)過(guò)兩次嫁接親和性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，

3、用‘六月雪’、‘白糖罌’、‘懷枝’作為砧木品種接接穗品種‘井崗紅糯’親和性良好，其親和性分別為60.0％、45.6%和43.3%。另外，觀察不同砧穗組合嫁接后的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)嫁接親和性組合不僅具有較高的成活率,而且嫁接親和組合葉片的葉綠素含量更高，凈光合速率也較高。
　　對(duì)嫁接9個(gè)月后各組合接穗葉片的SOD、POD、PPO等嫁接親和相關(guān)酶活性分析表明，葉片的相關(guān)酶活性越高，其組合嫁接親和性越高。接穗葉片SOD活性與嫁接親和性相關(guān)系數(shù)為

4、0.459；POD活性與嫁接親和性相關(guān)系數(shù)為0.521；PPO活性與嫁接親和性相關(guān)系數(shù)為0.620，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到顯著水平。說(shuō)明嫁接親和關(guān)聯(lián)酶在嫁接愈合過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，在親和性較好的組合其酶活性也較高。
　　2、運(yùn)用流式細(xì)胞儀以及SCoT分子標(biāo)記分析，分析了‘進(jìn)奉’、‘黒葉’、‘懷枝’等13個(gè)砧木品種及‘井崗紅糯’接穗品種的親緣關(guān)系，結(jié)果表明，嫁接親和性較高的組合，其砧木品種的基因組大小與接穗品種‘井崗紅糯’的基因組大小更加

5、接近，且其遺傳關(guān)系與接穗品種越相近。同時(shí)測(cè)定砧木和接穗荔枝品種葉片的干重、水勢(shì)、糖、氮、磷和鉀、可溶性糖、蛋白、淀粉、相對(duì)電導(dǎo)率和總酚的含量，我們發(fā)現(xiàn)與嫁接親和性顯著相關(guān)的生理生化指標(biāo)有葉片干物質(zhì)重、葉片可溶性糖含量。因此，可以通過(guò)比較兩種荔枝品種間的上述生理生化指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)兩者的嫁接親和性。石蠟切片觀察表明，親和性良好的組合，砧穗間的離層基本消失，維管束橋形成；而親和性差的組合愈合處隔離層仍然存在，愈合處兩側(cè)細(xì)胞中細(xì)胞器少，鮮見(jiàn)維管束橋

6、連通。
　　3、利用RNA-Seq技術(shù)分析了不同親和性組合愈合處愈合過(guò)程中數(shù)字表達(dá)譜變化，共檢測(cè)到了30408個(gè)genes表達(dá)，其中符合篩選條件的差異表達(dá)genes中，嫁接親和組合有6060個(gè)差異表達(dá)基因，嫁接不親和組合有5267個(gè)差異表達(dá)基因。對(duì)兩個(gè)組合中的顯著差異基因進(jìn)行等級(jí)聚類(lèi)分析，得到四大類(lèi)基因表達(dá)變化模式，并發(fā)現(xiàn)了大量的轉(zhuǎn)錄因子家族（如MYB、WRKY、NAC等），經(jīng)過(guò)GO、KEGG、COG、WGCNA分析，富集較多的途

7、徑主要有苯丙氨酸代謝途徑、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、響應(yīng)刺激以及抗氧化活性等方面。經(jīng)過(guò)綜合分析，篩選出與嫁接親和性相關(guān)的途徑有信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、IAA生物合成以及信號(hào)傳遞相關(guān)途徑以及木質(zhì)素合成途徑。從轉(zhuǎn)錄組中還篩選得到16條與已知木質(zhì)素合成途徑相關(guān)基因，并用Q-PCR技術(shù)對(duì)RNA-Seq結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明表達(dá)譜測(cè)序的結(jié)果是準(zhǔn)確可信的。
　　4、對(duì)LcPOD和LcPAL等荔枝木質(zhì)素合成關(guān)鍵基因的序列、表達(dá)及功能進(jìn)行了研究。氨基酸序列比對(duì)和進(jìn)化樹(shù)

8、顯示，LcPOD蛋白與楊樹(shù)的POD蛋白同源性最高。LcPAL1與檸檬（Citrus limon）中的PAL編碼的氨基酸序列同源性最高，為81.98%，LcPAL2與山茶（Camellia japonica）中的PAL編碼的氨基酸序列同源性最高，為77.02%。LcPOD和LcPAL在不同嫁接組合愈合的不同時(shí)期中均有表達(dá)，在嫁接親和組合中表達(dá)豐度顯著高于不親和組合。轉(zhuǎn)LcPOD和LcPAL煙草木質(zhì)素含量高于未轉(zhuǎn)基因煙草。對(duì)轉(zhuǎn)基因煙草進(jìn)行嫁