缺硼导致脐橙叶脉木栓化的发生机制研究

本项目来源于生产实际的一个十分具体而又倍受关注的问题，脐橙主栽品种纽荷尔在缺硼时所表现的叶脉木栓化致使树势早衰，经初步研究此症状与原有维管束的损坏和大量新维管束的增生相关。本项目在用盆栽还原了叶脉木栓化症状的基础上，以叶脉维管束丧失输导功能的原因和重新增生的维管束从何处发生为切入点，在比较解剖学层面研究导管分子的变化、维管束增生的发生部位、初始增生细胞特点及增生过程，以明确维管束功能丧失的基本原因和新维管束增生的规律；在分子生物学层面，在纽荷尔脐橙中电子克隆在模式植物中已知的控制细胞发育周期的相关基因（CycD3、Ccs52）和控制维管束发育的相关基因（ATHB-8、HCA2和PXY），经过筛选后得到1-2个关键基因并克隆得到全长，构建载体后进行功能验证，以明确相关基因在木栓化过程中的表达与调控；进一步进行补硼矫正试验来验证其恢复过程，为克服脐橙缺硼产生的叶脉木栓化问题提供理论和实践依据。

本研究以缺硼敏感差异明显的脐橙品种及HB柚为材料，分别对其叶片木栓化和畸形果症状形成的机制进行了研究。结果表明：1、缺硼处理下脐橙叶脉维管束形成层恢复活性并不断增生，导致叶脉横切面似逐渐膨大隆起，使叶表面破裂呈现木栓化；2、HB柚在缺硼条件下果实呈畸形果，维管束伴有流胶现象，其中果皮细胞排列紧密，维管束及其导管增生明显、密度大；3、离析木栓化叶脉和畸形果的维管束可得导管分子，可见导管分子呈干瘪变形状态，在增生的导管分子中以疏导能力最强的孔纹导管为多；4、木栓化叶脉和畸形果的维管束横切面清晰可见其导管和筛管严重堵塞，这是导致叶脉维管束增生的根本原因。5、耐缺硼的奉节脐橙叶片的3种形态的硼含量均显著高于纽荷尔脐橙，且能够提高根中自由态硼的含量。6、缺硼胁迫下叶脉中CTK信号转导路径基因（WOL、ARR12）、细胞周期调控基因（CYCs、CDKB2;2）、维管形成层活性正调控基因WOX4、木质部发育正调控基因VND7表达显著上调，这是造成维管形成层细胞恢复分裂活性进而增生维管的原因。本项目基本上弄清了缺硼导致柑橘叶脉木栓化和畸形果流胶的原因，相关的扩展深入研究还在进行中。