西瓜是世界范围内重要的经济作物,我国是西瓜生产与消费的大国,栽培面积和产量均超过世界总量的50%。近年来,生产上嫁接西瓜的种植面积已经达到了20%。研究表明,嫁接有助于促进作物生长发育,提高作物对生物胁迫和非生物胁迫的抗性,它还可以提高养分的利用效率和作物品质。磷是植物生长发育的重要营养元素和限制性因子之一,由于土壤中可吸收利用的无机磷含量有限,西瓜生产过程中需要施用较大量的磷肥。我国磷肥资源有限,而且不合理的施用磷肥会对环境产生不可逆转的破坏,因此研究磷养分高效吸收利用的分子机理在农业生产上具有重要意义。本实验前期的研究证实嫁接可以提高西瓜对磷养分的吸收利用效率,但是具体的分子机理还不是很清楚。本论文从嫁接西瓜小RNA测序数据库中筛选出候选miRNA(ClmiR84),通过系统研究揭示ClmiR84在嫁接和低磷胁迫响应和生长发育中的功能。取得主要结果如下:1.ClmiR84参与了西瓜嫁接和低磷胁迫响应的调控通过对嫁接后差异表达miRNA进行q-PCR验证,发现在高磷水平下南瓜嫁接的西瓜叶片中ClmiR84的表达相比在实生西瓜和自嫁西瓜叶中都显著下调,ClmiR84在西瓜嫁接南瓜砧木根中的表达相比南瓜自嫁和实生南瓜根中的表达显著上调,这说明ClmiR84可能是一种长距离移动的信号分子,在低磷胁迫下实生苗和嫁接苗的根和叶中ClmiR84都表现出下调趋势,这说明南瓜嫁接和低磷胁迫可能是通过抑制ClmiR84的表达来提高磷养分吸收利用的能力。2.ClmiR84抑制Clb HLH32和Atb HLH32的转录表达经miRNA靶基因预测软件分析以及RLM-RACE实验表明Clb HLH32为ClmiR84的一个靶基因,它的剪切位点在从ClmiR84 5’-3’端的第16个碱基的位置。此外荧光定量检测结果表明ClmiR84和Clb HLH32在嫁接和低磷胁迫等处理下呈现协同负相关的表达模式,而且在拟南芥中过表达ClmiR84也导致了Atb HLH32的下调,说明ClmiR84可以抑制Clb HLH32的和Atb HLH32转录表达。3.ClmiR84是磷养分吸收利用的负调控因子在低磷胁迫下发现过表达ClmiR84和bhlh32拟南芥突变体植株中磷含量的积累和磷的利用效率相比野生型有所下降,而且缺磷胁迫下过表达植株的主根长和侧根数目都显著减少,过表达ClmiR84植株的叶片相比野生型叶片叶面积显著减小。此外,q-PCR检测发现过表达植株中磷响应和转运相关的基因相比野生型也显著下调,这些结果表明ClmiR84-b HLH32系统可能通过影响磷的吸收转运从而调控低磷胁迫响应。本实验首次筛选到一个葫芦科新miRNA(ClmiR84),该miRNA在磷养分吸收利用及低磷胁迫抗性中发挥负向调控作用,南瓜嫁接或低磷胁迫可能通过抑制ClmiR84的表达提高磷的吸收利用。上述研究发现有助于嫁接西瓜营养利用和非生物抗性的分子机理研究。