柑橘双砧根系对硼锌营养互补吸收的效应及调控机制研究

Inarching can make a plant owned double rootstock systems, which may compensate and/or constrain nutrient absorbance to each other. However, the interaction mechanism of the double rootstocks is still unknown. In the present study, the scion of 'Newhall' orange (Citrus sinensis) and rootstocks of 'Carrizo' citrange (C) and trifoliate orange (T) were used as materials. Double-homograft plants (N/TT, N/CC) and double-heterograft plants (N/TC, N/CT) have been constructed and their two root systems were separated into two pots. After the boron (B)- or zinc (Zn)-deficient treatment, the auxin (IAA), B or Zn concentrations in different tissues including root, stem and leaf will be assayed during the treatment in order to investigate the effect of inarching on B or Zn absorbance and transport as well as their relationship with IAA concentration. In addition,the isotope 10B will be fed in one-side root system to investigate the effect of inarching on nutrient transport in the whole plant by tracing 10B transport. Moreover, transcripts deep sequencing and quantitative analysis of B or Zn transport-related genes will be employed for the detection of genome-wide transcription changes in different root and stem tissues. The results will elucidate the molecular physiology under inarching treatment and the interacting or compensating mechanism for B and Zn absorbance through heterograft root systems.

靠砧嫁接可使一株柑橘形成两个不同的砧木根系，在养分互补吸收的同时也会受到对方的制约，其互作机制尚不清楚。在前期研究基础上，本项目以纽荷尔脐橙（N）为接穗、以在吸收硼锌上存在互补关系的枳橙（C）和枳（T）为砧木，相互靠砧嫁接形成同源双砧（N/TT、N/CC）和异源双砧（N/TC、N/CT）植株，分根双钵盆栽并进行缺硼或缺锌处理：测定不同双砧根系植株各部位硼锌等元素和IAA等素的含量动态，以明确各双砧组合对硼锌吸收与转运的差异、及其与IAA水平差异的关系；用同位素10B喂食单边靠砧根系，10B示踪分析以明确靠砧根系吸收的养分在整体植株中的运转规律；对各双砧组合的硼锌转运基因进行定量检测，并对根和砧木茎进行转录组深度测序，以明确同源与异源双砧在硼锌吸收过程中的转录水平变化（等位基因效应、可变剪接、差异表达基因），进而阐明这些变化的分子基础。由此解明异源双砧植株在硼锌互补吸收时的互作及调控机制。

通过靠接另一个砧木进行互补吸收，可以有效缓解柑橘的缺素症状和提高养分的利用率。但靠接后本砧和靠接砧木在养分的吸收和转运上会受到对方的制约，其互作机制尚不清楚。因此，本研究在本课题组前期研究的基础上，选用对硼锌营养吸收具有互补性的砧木组合为试材，硼低效靠接砧木组合纽荷尔/枳+枳（N/TT）、硼高效嫁接组合纽荷尔/枳+枳橙（N/TC）、锌低效靠接纽荷尔/枳橙+枳橙（N/CC）和锌高效靠接纽荷尔/枳橙+枳（N/CT），从吸收及转运两方面进行了相关研究。结果表明：.1、硼营养的吸收：（1）枳橙靠砧较枳靠砧能向地上部转运更多的硼以供给利用。说明硼高效砧木在靠接后仍然保留其高效吸收及运输的特性。（2）在正常硼施用量的条件下，原始砧木较靠接砧木能转运更多硼到地上。但在缺硼条件下，无论哪种靠接组合，其靠接砧木向地上部分配的硼比例都略高于原始砧木向上转运的分配比例。说明硼缺乏增加了植株对靠接砧木吸收硼的依赖。.2、硼营养的转运：（1）对靠接苗木任意一侧砧木根系施加硼同位素，另一侧任何部位均可检测到。说明硼是可移动元素。（2）植物环割后，根中未检出硼同位素，硼能从叶面通过韧皮部移动到根部；（3）遮光能显著降低硼向下的转运，且叶面硼处理后，其糖醇类代谢物含量显著提高。证明硼的转运需要光合作用所代谢的糖醇进行辅助。（4）对不同组合靠砧根系的硼吸收及转运的NIP等相关基因进行了表达分析，未检出显著性差异。.3、锌的吸收与转运：（1）缺锌条件下，锌高效的靠接组合N/CT的叶片锌含量显著高于锌低效的N/CC和N/C组合。（2）缺锌症状主要由光合叶绿素合成和碳水化合物合成下降所导致的，其中锌转运PCR2基因参与相关过程。PCR2在缺锌条件下表达量降低而在恢复正常锌含量后表达量升高，证明PCR2基因在锌的转运过程中起到关键的作用。.本研究还对N/T、N/C组合对与硼锌相关的镁等其它元素的吸收、转运及其分子机制进行了研究。