组织学、生理生化和转录组学分析揭示薄壳山核桃嫁接成活的潜在限制因素

[目的]芽接是薄壳山核桃无性繁殖的重要嫁接技术。为了确定可能阻碍薄壳山核桃芽接成活的因素。[方法]本研究选取芽接成活率高代表性品种'波尼'和芽接成活率很低的代表性品种"金华",在 2 021 年 8 月,将两个品种当年生的生长健壮的枝条为接穗芽接砧木(在二年生的'绍兴'的实生苗)上,并对其形态学、生理生化及转录组学等进行了综合分析。[结果]形态学观察表明,'金华'在嫁接愈合过程中,分泌细胞或筛管周围的细胞发生了塌陷,而'波尼'则没有;"金华"在嫁接过程中具有较高的过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、多酚氧化酶、丙酮酸脱羧酶(PDC)和乙醇脱氢酶(ADH)活性,并且在嫁接后 12 天含有较高水平的过氧化氢(DAG),因此"金华"可能比"波尼"遭受更大的缺氧胁迫。PDC和 ADH 的转录在'金华'中也显著上调,而在'波尼'中则不受显著影响;'金华'的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性一直较低;芽接后,两个品种的酚类物质含量刚开始都差不多,到 12d 时,'金华'中的可溶性糖、可溶性蛋白和赤霉素(GA)等含量未完全恢复,而'波尼'则完全恢复;芽接后 3d,'金华'中tZR的活性增加远小于'波尼',IAA吲哚-3-乙酸的含量变化在两个品种中比较相似,AB(脱落酸)的动态变化在两个品种之间相同;对'波尼'、'金华'接穗嫁接后进行转录组学分析,差异分析结果显示'波尼'在嫁接后 3 d、7 d、12 d 的差异基因分别为 643 1、6378、4221 个;'金华'的分别为 7179、6238、7719 个。差异结果进行 GO 富集分析,表 2～7 显示了不同时间点前 15 个显著富集的生物学过程。结果显示 response to hydrogen peroxide、hydrogen peroxid e、catabolic process、defense response、chitin catabolic process、response to heat 显著富集,说明接穗受到的胁迫主要有高温胁迫和病菌侵染胁迫。[结论]由以上结果可推测,缺氧应激和愈合过程中糖、蛋白质、GA 和细胞分裂素的缺乏可能是限制薄壳山核桃桃芽接成活的关键因素,而接穗与砧木的相容性程度和酚类物质的含量可能被排除在外。