综述:园艺作物嫁接过程中的生理、生化及分子响应

【字体: 时间:2025年08月03日 来源:Plant Molecular Biology Reporter 1.4

编辑推荐:

  这篇综述系统阐述了园艺作物嫁接过程中发生的生理(Physiological)、生化(Biochemical)和分子(Molecular)响应机制,重点解析了砧木(Rootstock)与接穗(Scion)互作的激素调控网络(如生长素Auxin)、愈伤组织形成(Callus formation)的分子基础,以及嫁接不亲和性(Graft incompatibility)的代谢组学预测指标,为提升果树抗逆性和产量品质提供了理论依据。

  

嫁接技术的生物学基础

自文明起源以来,嫁接(Grafting)作为无性繁殖的核心技术,通过诱导砧木与接穗结合部位的复杂生物学事件,显著提升园艺作物的早熟性(Precocity)、产量(Productivity)和抗逆性(Stress tolerance)。研究表明,嫁接部位会触发独特的生理级联反应:植物激素(如生长素IAA和细胞分裂素CK)调控细胞重编程(Cellular reprogramming),促进果胶(Pectin)分泌和脱分化(Dedifferentiation),最终形成连接维管系统的愈伤组织(Callus)。转录组数据证实,创伤响应基因与生长素合成通路(Auxin biosynthesis pathway)存在显著共表达。

嫁接不亲和性的多维解析

砧穗不亲和(Graft incompatibility)表现为嫁接界面木质化(Lignification)和维管连接障碍,其成因涵盖遗传背景差异、代谢失衡(如酚类化合物积累)及细胞识别缺陷。关键分子事件包括:DNA甲基化模式改变、小RNA(如miR166)介导的基因沉默、嫁接界面活性氧(ROS)爆发。通过代谢组学(Metabolomics)分析发现,黄酮类(Flavonoids)和木质素前体(Monolignols)可作为早期预测指标。

砧木调控的系统性效应

优良砧木通过多途径重塑植株性状:解剖学上改变导管直径(Vessel diameter)影响水分运输;激素信号(如ABA/GA3比例)调控株型(Dwarfing effect);酚酸(Phenolic acids)介导的根系分泌物改变养分吸收(如K+、NO3-)。在柑橘和苹果中的研究表明,砧木可提升果实糖酸比(Brix/TA ratio)达30%,并显著增强干旱耐受性(通过上调P5CS基因表达)。

未来研究方向

当前研究聚焦于嫁接界面单细胞转录组(scRNA-seq)时空图谱构建,以及CRISPR-Cas9介导的砧穗基因编辑协同优化。表观遗传调控(如DNAme和H3K27me3修饰)在长期适应性中的作用亟待阐明,这为开发"分子匹配"的智能砧木育种策略提供新思路。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号