柑橘砧木诱导矮化的激素、细胞壁及 DNA 甲基化调控机制研究

《BMC Plant Biology》：Graft-induced physiological, transcriptional, and DNA methylation alterations in ‘Miguang’ Nanfeng tangerine (Citrus reticulata)

　　

摘要

矮化砧木使得能够种植紧凑型柑橘果园，从而实现成本效益高且高效的果园管理，并提高果实产量。然而，砧木诱导矮化的分子机制，尤其是DNA甲基化的潜在调控作用，目前仍知之甚少。本研究表明，嫁接在矮化砧木三叶橙（TO）和“飞龙”三叶橙（FD）上的“光明”（MG）楠丰柑橘品种，其生长速度比嫁接在旺盛型“卡里佐”柑橘（CC）砧木上的品种要慢。内源性激素定量分析显示，MG/FD品种的茎秆中吲哚-3-乙酸（IAA）和脱落酸（ABA）的含量较高，而赤霉素3（GA3）和反式玉米素（tZ）的含量较低。同样，包括木质素、纤维素和半纤维素在内的关键细胞壁成分在MG/FD品种的茎秆中的积累量也显著减少。比较转录组分析发现，MG/FD与MG/CC品种的茎秆之间存在934个差异表达基因（DEGs），其中许多基因与激素代谢、信号转导和细胞壁合成相关。全基因组亚硫酸盐测序（WGBS）结果显示，MG/FD品种的全基因组DNA甲基化水平较低，且不同基因区域的甲基化速率也低于MG/CC品种。在两种样本中检测到2,538个差异甲基化胞嘧啶（DMCs）和794个差异甲基化区域（DMRs），其中13个候选基因在甲基化和表达水平上均表现出显著差异。综上所述，这些结果阐明了柑橘植物中砧木诱导矮化的生理基础、转录调控机制及甲基化机制，为开发新的矮化育种策略提供了依据。