嫁接西瓜应对干旱与盐胁迫：NAC 和 WRKY 基因表达谱的关键作用

干旱和土壤盐渍化严重威胁全球作物生产。研究人员以西瓜（Citrullus lanatus）为接穗、葫芦（Lagenaria siceraria）为砧木，研究嫁接西瓜在不同盐旱胁迫下 NAC 和 WRKY 基因表达变化。结果显示嫁接植株能更好适应胁迫，该研究为提高作物抗逆性提供依据。

　　在全球气候变化的大背景下，极端天气频繁出现，干旱和土壤盐渍化问题愈发严重，这如同两把高悬的 “达摩克利斯之剑”，严重威胁着农作物的生长和产量。西瓜作为世界上广泛种植且深受人们喜爱的水果，也深受这些不利环境因素的影响。传统种植方式下，西瓜在干旱缺水时，就像缺水的人一样萎靡不振，生长速度大幅下降；而在土壤盐分过高的环境中，西瓜的根系仿佛被 “毒化”，无法正常吸收水分和养分，导致果实品质和产量双双下滑。

为了找到帮助西瓜抵御这些逆境的有效方法，来自匈牙利佩奇大学（University of Pécs）、斯洛伐克科梅纽斯大学（Comenius University Bratislava）等研究机构的科研人员踏上了探索之旅。他们聚焦于嫁接技术对西瓜抗逆性的影响，重点研究在不同程度的干旱和盐胁迫条件下，西瓜中 NAC 和 WRKY 基因家族的表达变化规律。最终研究发现，嫁接西瓜和葫芦植株在面对干旱和盐胁迫时，比未嫁接植株表现出更强的适应性，能够更好地维持水分平衡和生长速率。这一成果发表在《Plant Molecular Biology Reporter》杂志上，为提高农作物的抗逆性提供了新的思路和理论依据。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，精心培育实验植株，以西瓜（Citrullus lanatus cv. Lady）为接穗，葫芦（Lagenaria siceraria cv. Argentario）为砧木进行嫁接，并设置了严格的对照组。接着，开展梯度实验模拟不同程度的干旱和盐胁迫环境，仔细观察植株生长状况。最后，利用定量 RT-PCR 技术精准检测 NAC 和 WRKY 基因家族中相关基因的表达量变化，并通过生物信息分析深入探究基因功能。

干旱胁迫研究结果

在为期 14 天的干旱胁迫处理中，研究人员像细心的园丁一样，密切观察着植株的生长变化。结果发现，在极端缺水的情况下，未嫁接的西瓜植株明显 “力不从心”，生长滞后，植株变矮、茎变细、叶片减少；而嫁接西瓜植株则表现出更强的耐受性，仅在最强程度的干旱胁迫下才出现部分生长放缓的情况。

在基因表达层面，轻度（80% 重量）干旱处理时，嫁接和未嫁接植株的 ClNAC_2b、ClNAC₆₉、ClNAC₇₂基因表达就出现了显著差异。随着干旱程度加剧，更多的 ClNAC 基因在两组植株间表现出表达差异。例如在 60% 和 50% 重量保留处理组中，ClWRKY₂₃基因表达在嫁接和未嫁接植株间也出现了明显差异。这表明嫁接植株中的这些基因能更积极地响应干旱胁迫，帮助植株更好地适应缺水环境。

盐胁迫研究结果

在盐胁迫实验中，研究人员同样发现了有趣的现象。当用 25 mmol/L NaCl 溶液处理时，三组植株都能正常生长。但随着盐浓度升高，未嫁接西瓜植株逐渐 “不堪重负”，新叶生长受阻、叶片变色甚至坏死；嫁接西瓜植株受影响相对较晚，葫芦植株则更晚出现这些症状。

从基因表达来看，在所有盐处理组中，嫁接西瓜植株的胁迫响应基因表达普遍更高。在较低盐浓度（25、50 mmol/L）处理时，嫁接植株的基因表达响应比未嫁接植株更强；当盐浓度达到 200 mmol/L 时，未嫁接植株的所有测试基因表达急剧下降，而嫁接植株的基因表达变化相对平缓。这充分显示出嫁接植株在盐胁迫环境下，基因表达调控更具优势，能够更好地维持植株的生理功能。

研究结论与讨论

综合研究结果，嫁接技术在提高西瓜对干旱和盐胁迫的抗性方面发挥了重要作用。在干旱胁迫下，嫁接植株中 ClNAC 和 ClWRKY 基因家族的部分成员表达上调，这些基因通过调节气孔开闭、保护维管系统等机制，帮助植株减少水分散失，维持水分平衡，从而增强了植株的耐旱能力。例如 ClNAC₆₉参与 ABA 介导的气孔关闭过程，有效减少了水分流失。

在盐胁迫下，嫁接植株凭借更强大的根系系统，能够更高效地吸收水分和离子，维持体内的渗透压平衡。同时，ClNAC₇₂、ClWRKY₂₃等基因的高表达，激活了植株的早期防御机制，并确保了植株在长期盐胁迫下的稳定性，使得嫁接植株在高盐环境中也能较好地生长。

这项研究为农业生产提供了极具价值的参考。在未来，通过推广嫁接技术，可以有效提高西瓜等农作物在干旱和盐渍化土壤中的产量和品质，保障粮食安全。同时，研究结果也为进一步探究植物抗逆的分子机制奠定了基础，有助于科研人员开发出更多提高作物抗逆性的新技术和新方法。