同源四倍体酸枣砧木调控‘骏枣’接穗耐旱性的生理机制及small RNA分析

[目的]研究四倍体酸枣砧木影响‘骏枣’接穗耐旱性的生理机制，并利用small RNA转录组分析揭示四倍体酸枣砧木与接穗相互作用影响嫁接苗耐旱性的分子机理。[方法]本研究以酸枣二倍体及其同源四倍体‘W219’为砧木，‘骏枣’为接穗，通过微嫁接方式获得两种砧穗组合的嫁接苗。采用盆栽控水法(3 0%土壤相对含水量)处理嫁接苗后，比较两种嫁接苗接穗的净光合速率、叶绿素含量、可溶性糖含量以及过氧化氢酶(CAT)含量，砧木的可溶性蛋白含量、过氧化物酶(POD)含量、CAT含量。对干旱处理后两种砧穗组合的根系和叶片进行了sRNA测序，使用miRBase数据库鉴定miRNA，使用psRobot 进行miRNA靶标预测分析，并对于差异 miRNA 靶标基因进行GO Ontology富集分析。[结果]在干旱处理后，与以二倍体酸枣为砧木的嫁接苗(JZ/2X)相比，以四倍体为砧木的嫁接苗(JZ/4X)卷叶、落叶较少，叶色更深，耐旱性更强。(JZ)/4X 在干旱处理后能够保持更高的净光合速率、较低的胞间二氧化碳浓度，叶片中的叶绿素含量、可溶性糖含量、CAT含量显著高于以二倍体酸枣为砧木的嫁接苗，JZ/(4X)根系中可溶性蛋白含量、POD含量、CAT含量也显著高于JZ/(2X)。所有样本共鉴定到 412个miRNA，检测到新的miRN A共 271个。干旱胁迫后，(JZ)/4X vs(JZ)/2X和JZ/(4X)vs JZ/(2X)对比组筛选到差异miRNA分别为 17个和33 个，其中，(JZ)/4X vs(JZ)/2X的差异miRNA主要来自MIR395、MIR399 家族，而JZ/(4X)vs JZ/(2X)砧木对比组的差异miRNA主要来自MIR157、MIR396 和MIR398 等家族。两个对比组差异miRNA预测的潜在靶基因数目分别为85个和307个，其中，ath-miR157a靶向的潜在靶基因数量最多，为 20个。GO功能注释结果显示，这些靶基因主要参与氧化还原酶活性、次生代谢过程、木质素代谢过程、叶片形态发生的调控等与胁迫响应相关的 GO 条目。在miRNA-mRNA互作网络中挖掘到参与木质素合成、抗逆响应过程的漆酶基因(LAC7-like)受 ath-miR397a靶向，通过对该基因的表达模式分析发现，其特异性在四倍体砧木根系中受干旱胁迫诱导。[结论]干旱胁迫后，以四倍体为砧木的嫁接苗叶片叶绿素含量高是其能保持较深叶色的原因之一，其较高的净光合速率、可溶性糖、可溶性蛋白、CAT、POD含量为其提供了更多的能源物质和更强的抗氧化能力，使其具有更强耐旱性。差异miRNAs的靶基因显著富集在氧化还原途径、木质素代谢等过程，证实这些生物过程可能参与了以四倍体为砧木的嫁接苗对干旱逆境的响应。miRNA可能通过调控木质素合成、胁迫响应等途径中基因的表达，从而影响嫁接苗的耐旱性。该研究为解析多倍体砧木影响嫁接植株耐旱性的变异机理提供了参考。