葫芦科植物毛状根系嫁接识别砧穗互作移动信号的研究取得新进展

来源：华中农业大学2022-02-03 16:43

近日，华中农业大学教育部园艺植物生物学重点实验室、园艺林业学院别志龙教授课题组关于葫芦科作物根系及砧木与接穗互作的研究成果为“基于crispr/cas9的瓜类作物地上部-根系通讯分析的高效根系转化体系”

近日，教育部园艺植物生物学重点实验室、华中农业大学、园艺林业学院别志龙教授课题组关于葫芦科作物根系及砧木与接穗互作的研究成果如下：“基于crispr/Cas9的瓜类作物地上部-根系通讯分析的高效根系转化体系”发表在《园艺研究》上。

葫芦科作物包括黄瓜、南瓜、苦瓜、丝瓜、葫芦、西瓜和甜瓜，是重要的瓜果蔬菜。嫁接是一种历史悠久的古老农业方法，至今仍广泛应用于园艺作物生产。南瓜对枯萎病等土传病害具有很强的抗性，是其他葫芦科作物的常见砧木。葫芦科作物也是研究地上和地下植物远距离信号的一个很好的模型，因为它们容易嫁接，容易接近木质部和韧皮部的汁液。过去，在葫芦科作物中借助基因组学发现了大量可远距离运输的信号物质。然而，由于大多数葫芦科植物缺乏高效的转基因系统，相关基因的功能验证和机理分析受到限制。因此，开发适合葫芦科植物的相关基因功能验证系统尤为重要。

在本研究中，农杆菌被用来感染外植体与生长点。首先，建立了适合葫芦科作物的生根体系，在南瓜中生根率可达84%。该系统也适用于葫芦科作物，如黄瓜、甜瓜、丝瓜和葫芦(图1)。此外，研究人员还将生根系统的方法与嫁接方法相结合，可以在生根的同时进行嫁接，从而实现砧木的转化(图2)。此外，本研究还研究了CMO HKT 1；1.基因编辑已经进行，相关机制研究表明，CMO HKT 1；1.通过限制Na长距离运输参与南瓜砧木，提高黄瓜接穗的耐盐性(图3)。此外，南瓜Na /H反向转运蛋白CmoNHX4在黄瓜根中的过量表达可以显著提高黄瓜的耐盐性(图4)。发根系统也适用于实验，如根细胞的亚细胞定位和用荧光染料观察根系(图4)。在上述研究中，建立了适用于葫芦科不同嫁接组合的根系瞬时转化体系，并成功应用于验证葫芦科耐盐基因的功能，为研究葫芦科作物根系基因功能及砧木与接穗间的相互作用提供了有效方法。

华中农业大学园艺与林业学院研究生耿守玉、博士生Hamza Sohail、博士生曹海顺为论文共同第一作者，教育部园艺与植物生物学重点实验室别志龙教授、杨莉副教授为通讯共同作者。本研究得到了国家重点研发基金的资助；d计划、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金创新组、中央高校基础科学研究专项基金、国家西瓜产业技术体系。(100yiyao.com)

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