在柑橘生产中,缺硼、缺镁现象十分普遍,不过不同柑橘砧木对缺硼或缺镁的耐受力不同。前期研究表明枳橙[Citrus sinensis(L.)Osb.×Poncirus trifoliata(L.)Raf.]与枳[Poncirus trifoliata(L.)Raf.]相比有着较强的耐缺硼及耐缺镁能力。但是,在柑橘硼营养研究方面,这两种耐缺硼能力不同的砧木对接穗在转录水平上的影响尚不清楚。此外,在柑橘镁营养研究中,前人对柑橘砧木耐缺镁能力的研究主要是在直接缺镁的条件下进行,而对不同砧木在离子拮抗造成的缺镁胁迫下的耐受力差异研究较少。同时,镁离子转运基因家族Magnesium Transporter(MGT)在柑橘中鲜有报道,该基因家族的表达差异是否是造成不同柑橘砧木镁效率差异的原因也未有研究。为此,本文主要研究如下:1.缺硼胁迫下两种柑橘砧穗组合叶片转录组分析为了研究缺硼胁迫下两种柑橘砧穗组合叶片在转录水平上的差异,以‘纽荷尔’脐橙为接穗,分别嫁接在枳和枳橙上,形成两种砧穗组合:纽荷尔/枳和纽荷尔/枳橙。两种砧穗组合在正常及缺硼条件下砂培处理180天后,采用RNA-Seq技术对叶片转录情况进行分析,同时测定叶片相关的生理指标。结果表明:(1)缺硼条件下,枳砧纽荷尔叶片中的硼含量、光合作用能力、叶绿素、类胡萝卜素的减少率以及可溶性糖和木质素含量的增加率均显著高于枳橙砧纽荷尔的叶片。(2)缺硼使纽荷尔/枳和纽荷尔/枳橙中分别有934和642条基因上调表达,198和282条基因下调表达。其中,有6条光合作用相关基因在纽荷尔/枳中显著下调表达,而在纽荷尔/枳橙中只是微弱下调;纽荷尔/枳和纽荷尔/枳橙中各有1条叶绿素分解相关的基因显著上调表达;2条类胡萝卜素合成相关的基因在纽荷尔/枳中显著下调表达,而在纽荷尔/枳橙中表达并没有显著变化;3条葡萄糖合成基因在纽荷尔/枳中显著上调表达,而在纽荷尔/枳橙中表达并没有显著变化;6条木质素合成基因在纽荷尔/枳中显著上调表达,而在纽荷尔/枳橙中只有3条显著上调表达。这些基因表达的变化趋势与对应生理指标变化一致,说明枳橙通过调节这些代谢途径使得其接穗在缺硼的条件下有着更好的表型。2.直接缺镁及拮抗性缺镁对两种柑橘砧穗组合的影响为了分析不同柑橘砧穗组合在直接缺镁及离子拮抗性缺镁条件下的差异,将上述两种柑橘砧穗组合进行直接缺镁及离子拮抗性缺镁(钾过量、低p H及铝毒害)条件下分别砂培处理120天,结果表明:(1)在直接缺镁及钾过量引起的缺镁条件下,纽荷尔/枳橙叶片中的镁含量显著高于纽荷尔/枳,而纽荷尔/枳橙根中的镁含量则显著低于纽荷尔/枳。这说明枳橙通过将更多的镁离子从根部转运到地上部位使得其比枳有更强的耐直接缺镁及钾拮抗引起的缺镁的能力。同时纽荷尔/枳橙叶片含有更高的叶绿素含量及更低的淀粉、可溶性糖和丙二醛的含量,进一步说明枳橙在直接缺镁和钾过量的情况下表现力优于枳。(2)在低p H和铝毒害引起的缺镁条件下,纽荷尔/枳整体上比纽荷尔/枳橙有着更高的镁含量,叶片生理指标变化也说明枳比枳橙对接穗有着更好的影响。以上结果不仅说明枳比枳橙有更强的耐低p H和铝毒害的能力,还说明枳在低p H和铝毒害引起的缺镁条件下对镁有着更强的吸收能力。3.柑橘中MGT基因家族表达分析及功能鉴定(1)柑橘中MGT基因家族的鉴定:通过搜索比对共得到8个柑橘PtrMGT基因(命名为PtrMGT1-PtrMGT8),分别位于5条染色体上,编码区大小在1182bp到1479bp之间,含有两个保守跨膜区域及一个GMN位点。等电点和相对分子量预测结果显示PtrMGT蛋白等电点范围为4.85-6.64,相对分子量为43.82-55.17k Da。亲缘关系分析显示PtrMGT基因家族成员可以分为五个亚家族。(2)柑橘中MGT基因家族的表达分析:组织表达分析发现PtrMGTs主要在营养器官(根,茎,叶)中表达。直接缺镁及钾过量条件下,枳橙根中有更多的MGT基因表达受到上调诱导表达;而在高p H及铝过量条件下枳根中MGT基因表达更剧烈,这可能是造成在不同缺镁条件下枳橙和枳中镁含量不同的原因之一。(3)PtrMGT5基因的功能鉴定:PtrMGT5定位于细胞膜上,超表达植株在多种缺镁胁迫下均比对照有着更好的表型及更高的镁含量,说明PtrMGT5在调控柑橘体内镁离子平衡中起到重要作用。PtrMGT5启动子分析表明其核心调控区域为起始密码子上游-1kb~-0.5kb范围,该区域存在两个WRKY及一个MYB调控位点,说明该基因表达可能受到这两类转录因子的调控。