基于蛋白質(zhì)組學(xué)與轉(zhuǎn)錄組學(xué)解析黃瓜-南瓜嫁接親和性機(jī)理.pdf

1、黃瓜（Cucumis sativus L.）是設(shè)施栽培的主要蔬菜作物，但其根系脆弱，對各種生物脅迫和非生物脅迫的抗性普遍較弱。研究表明，利用抗性優(yōu)良的砧木進(jìn)行嫁接栽培是提高蔬菜作物抗性的一條有效途徑，黃瓜嫁接育苗技術(shù)已廣泛應(yīng)用于園藝生產(chǎn)。但黃瓜優(yōu)良抗性砧木品種并不豐富，嫁接不親和嚴(yán)重限制了優(yōu)良砧木的有效利用，目前關(guān)于嫁接親和性的研究大多停留在生理生化方面，分子生物學(xué)方面的報(bào)道相對較少。本研究首先以嫁接成活率和幼苗質(zhì)量為指標(biāo)篩選出兩種親和

2、性有顯著差異的南瓜砧木‘東洋神力’（Cucurbita moschata D.）和‘黑籽南瓜’（Cucurbita ficifolia Bouche）;之后再以它們作砧木，以‘津春4號’黃瓜為接穗，以未嫁接和自嫁接黃瓜為對照，從蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)幾個(gè)方面探討了嫁接親和性的分子機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　1.以‘津眷4號’為接穗，研究抗性優(yōu)良的15種砧木南瓜品種嫁接對黃瓜植株成活率、幼苗質(zhì)量的影響。采用隸屬函數(shù)法，評價(jià)嫁接親和性

3、對黃瓜幼苗質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，‘東洋神力’嫁接的成活率顯著低于其它品種，幼苗質(zhì)量以砧木‘黑籽南瓜’嫁接苗幼苗質(zhì)量較高，‘東洋神力’表現(xiàn)較差。綜合評價(jià)認(rèn)為，‘黑籽南瓜’砧木嫁接黃瓜成活率、幼苗質(zhì)量高，親和性好，而‘東洋神力’砧木的親和性較差。
　　2.以‘津春4號’黃瓜品種作為接穗，兩種親和性有差異的南瓜品種‘東洋神力’和‘黑籽南瓜’作為砧木。研究了嫁接親和/不親和對形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)、抗氧化酶活性、苯丙素含量以及葉綠素?zé)晒馑降挠绊?。結(jié)

4、果表明，嫁接親和的組合表現(xiàn)出對由嫁接導(dǎo)致的氧化脅迫更強(qiáng)的抗性，以及相對較弱的苯丙素代謝水平。嫁接不親和組合的葉綠素?zé)晒獬顺跏紵晒馔?，其它熒光水平都較低。并且嫁接親和組合的隔離層比嫁接不親和組合出現(xiàn)的更早。這些形態(tài)學(xué)、生理和細(xì)胞水平的差異可能導(dǎo)致了親和性的不同。
　　3.為了從蛋白質(zhì)組學(xué)的角度更好地闡釋嫁接親和性的分子機(jī)制，本文采用雙向凝膠電泳和MALDI-TOF/TOF MS技術(shù)，研究了嫁接親和與不親和組合的嫁接苗葉片蛋白質(zhì)組差

5、異。黃瓜幼苗做接穗，兩種親和性差異明顯的南瓜品種做砧木，自嫁接和未嫁接的黃瓜幼苗做對照。在每一塊雙相電泳凝膠上可檢測到大約500個(gè)點(diǎn)，自嫁接、親和砧木嫁接和不親和砧木嫁接組合共有55個(gè)差異化表達(dá)的蛋白點(diǎn)，這些蛋白點(diǎn)也都成功地被MALDI-TOF/TOF MS鑒定。結(jié)果表明，卡爾文循環(huán)，光合器官，糖酵解途徑，能量代謝，蛋白質(zhì)合成和降解，活性氧代謝很可能會增強(qiáng)親和嫁接組合的生物量和光合性能。因此，親和砧木嫁接植株生理代謝和生長表現(xiàn)優(yōu)于不親和

6、砧木嫁接植株，可能是由于其植株內(nèi)與光合作用、碳水化合物和能量代謝及蛋白質(zhì)代謝相關(guān)的蛋白表達(dá)量較高，同時(shí)，親和砧木嫁接對脅迫防御、氨基酸代謝和其他代謝功能的調(diào)控在改善植株生長表現(xiàn)方面也起到了重要作用。
　　4.為了更好的探明嫁接親和性的分子機(jī)制，本研究采用轉(zhuǎn)錄組高通量測序技術(shù)，研究親和性不同的南瓜砧木嫁接對黃瓜葉片轉(zhuǎn)錄組的影響。最終，得到了與嫁接親和性有關(guān)的特異表達(dá)基因223個(gè)，與嫁接不親和的植株相比，嫁接親和的植株葉片中有82個(gè)特