嫁接对冷害胁迫下瓠瓜砧穗分子长距离运输和传递的基因组学影响研究

Variation induced by plant grafting is universal phenomenon, but RNA transport between scion and rootstock provides a new train of thought for deep research on it. To reveal the relationship between grafting variation and long-distance transport at low temperature, the cold sensitive watermelon scion '8424' was grafted onto bottle gourd rootstock 'Y1' which is cold tolerant. The experiment was performed using the mature transcriptome sequencing and bioinformatics methods. The reference genomic sequence was assembled from existing genomic sequences for bottle gourd 'Hangzhou changgua'and watermelon '97103' sequence. This experiment can not only provide a scientific basis and guidance through improved scion traits by grafting, but also new strategies and methods for breeding of vegetable grafting.

嫁接诱导植物变异是一种普遍存在的现象，RNA在砧穗之间的传递性为植物嫁接诱变育种提供了全新的思路。本项目为揭示瓜类嫁接后遗传信号物质的长距离运输和交换与瓠瓜嫁接变异的关系，拟以耐冷的瓠瓜品种Y1为砧木，冷敏感西瓜品种8424为接穗，进行嫁接，经低温处理后，采用转录组测序技术，以课题组现有的瓠瓜品种‘杭州长瓜’序列和西瓜‘97103’序列为基础，经基因组组装，修正参考基因组后，进行生物信息学分析比对，研究低温处理后嫁接植株的长距离信号物质传输和抗性变异机制，为通过嫁接砧木有目的有针对性的改良接穗性状提供科学依据和指导意义，也为瓜类蔬菜的嫁接育种提供新的策略和方法。

嫁接是提高温度敏感作物（包括西瓜）耐冷性的一种方法，其机制涉及双向长距离mRNA运动。本项目以西瓜品种‘8424’为接穗，以葫芦品种‘甬砧’（以下简称‘YZ’）为砧木，研究了在低温处理下，不同的嫁接组合mRNA的传递机制。本项目通过重测序比对分析修正了项目的参考基因组序列，建立了一套适用于检测嫁接移动mRNA的生物信息学流程；获得了嫁接低温处理后可双向移动的差异mRNA，并通过验证，准确率达到88.2%以上；通过其功能分析，表明嫁接低温处理后西瓜抗性与mRNA双向移动相关，但其迁移率与丰度没有明显的相关性；提出接穗可能是低温胁迫感知的主要部位，通过mRNA向下传递，将初始应力信号部分传递给砧木。该信号随后可能触发砧木中的能量代谢重编程和ABA介导的胁迫反应，并通过有效mRNAs的向上移动，增强接穗的胁迫耐受性。