【摘 要】
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低温是农业生产中常见的非生物胁迫因子,严重影响冷敏感植物番茄的生长发育,降低其产量和品质。嫁接作为一种重要的农艺手段,因为能提高植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的能力,已被广泛应用于生产中。前人对嫁接提高番茄耐冷性的机制研究主要集中在生理层面,相关的分子机制还有待进一步解析。本文用耐冷性强的多毛番茄LA1777和冷敏感的栽培番茄LA4024构建了2个嫁接组合LA4024/LA4024（自嫁苗）和LA4
【基金项目】
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湖北省自然科学基金创新群体（2019CFA017）；
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低温是农业生产中常见的非生物胁迫因子,严重影响冷敏感植物番茄的生长发育,降低其产量和品质。嫁接作为一种重要的农艺手段,因为能提高植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的能力,已被广泛应用于生产中。前人对嫁接提高番茄耐冷性的机制研究主要集中在生理层面,相关的分子机制还有待进一步解析。本文用耐冷性强的多毛番茄LA1777和冷敏感的栽培番茄LA4024构建了2个嫁接组合LA4024/LA4024（自嫁苗）和LA4024/LA1777（异嫁苗）,通过一系列生理实验和转录组测序等方法对嫁接提高番茄苗耐冷性的机制进行了探究,主要的研究结果如下:1.用LA1777作为砧木嫁接,可以提高番茄的耐冷性。用LA1777作为砧木使接穗在低温处理早期（12 h内）的萎蔫状态更早得到恢复,这一现象可能与低温下异嫁苗能维持更小的气孔开度和更强的根系活力有关。低温处理48h后异嫁苗叶中超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性强于自嫁苗,H2O2、O2.-以及丙二醛含量较低,受到的氧化伤害更小。2.采用转录组测序对不同嫁接组合的差异表达基因进行鉴定。对处理0h和3h的嫁接苗叶和根进行转录组测序,鉴定到低温下自嫁苗和异嫁苗的叶中差异表达基因（DEGs）分别为3215和3795个,进一步进行KEGG功能富集分析发现,异嫁苗叶中特有的DEGs富集到了更多的通路上,表明LA1777作为砧木嫁接使得接穗对于低温的响应更为迅速和多样。之后对富集的相关通路进行查看,筛选了一些在异嫁苗中特有的DEGs,其中包括磷酸肌醇信号系统中的Solyc09g008480.4、JA合成途径中的Solyc10g076600.2和Solyc04g054890.3、JA信号途径中与气孔开度调节相关的Solyc12g013620.2以及一些编码转录因子的基因。3.发现JA可能参与了不同嫁接组合番茄耐冷性的调控。对嫁接苗中植物激素和多胺含量测定发现,低温处理后3-24h内,异嫁苗叶中响应低温积累的JA含量显著大于自嫁苗。在处理前12h对自嫁苗外源喷施MeJA能使接穗在低温处理的早期萎蔫状态更早得到恢复,在低温处理48h时积累更少的丙二醛;而在处理前8h对异嫁苗外源喷施茉莉酸合成抑制剂SHAM虽然使异嫁苗在低温下积累更多的丙二醛,但异嫁苗的萎蔫状态未受到明显影响。对处理3h时的茉莉酸合成和信号途径中的关键基因表达量进行测定发现,低温处理下,异嫁苗叶中SlAOS、SlCOI1、SlMYC2以及根中包括SlAOS在内的多个JA合成途径基因表达上调水平显著高于自嫁苗,表明JA合成和信号途径可能参与介导LA1777作为砧木嫁接提高番茄苗耐冷性的过程。进一步对低温处理24h内多个时间点SlAOS的表达量进行测定,发现低温下异嫁苗叶和根中SlAOS上调表达水平均显著高于自嫁苗。另外,低温下SlCBF1/2在异嫁苗叶中的表达水平高于自嫁苗,暗示低温下异嫁苗叶中积累更多的内源JA可能通过CBF途径来影响番茄耐冷性。
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