瓜类异属间嫁接亲和/不亲和性分子生化机理的研究

嫁接是克服瓜类生产连作障碍的有效途径，砧木的选育是嫁接能否成功的关键。然而，嫁接不亲和特性限制了众多种质资源作为砧木利用的可能性，降低了砧木对复杂环境适应性的多样性，成为该技术利用和发展的主要瓶颈。本项目拟利用两个瓜类接穗（西瓜和黄瓜）与异属瓜类砧木嫁接，配置嫁接亲和/不亲和组合，采用蛋白质双向电泳技术分离瓜类异属间嫁接亲和/不亲和特异蛋白，利用MALDI-TOF（基质辅助激光解吸电离-飞行时间）质谱分析，结合MASCOT（http://www.matrixscience.com/）搜索引擎，定性目的蛋白，通过RT-PCR对结果在RNA水平上进行差异表达验证，最终为揭示瓜类异属间嫁接亲和/不亲和特性分子生化机理提供依据，给予利用基因工程和蛋白质工程克服植物嫁接不亲和性、扩大砧木选择范围强有力的技术支持。

为明确瓜类异属间嫁接亲和特性的分子生化机理，本研究以西瓜品种‘8424’和甜瓜品种‘甬甜3号’为接穗，以印度南瓜A（TLZ-B2-1-24）为砧木，配置瓜类异属间嫁接亲和组合：西瓜/印度南瓜A和甜瓜/印度南瓜A，以印度南瓜B（Z079-1-2-17）为砧木，配置瓜类异属间嫁接不亲和组合：西瓜/印度南瓜B和甜瓜/印度南瓜B。利用SDS-PAGE技术，综合分析不同发育时期的嫁接亲和/不亲和组合的全蛋白变化。结果表明：瓜类异属间嫁接亲和过程中，接穗（西瓜和甜瓜）组织蛋白和愈伤蛋白保持完整，砧木印度南瓜A的39kDa愈伤特异蛋白在嫁接第10天后降解消失。瓜类异属间嫁接不亲和过程中，嫁接体的接穗部分出现了特异蛋白（西瓜36kDa，甜瓜28kDa）；砧木印度南瓜B在愈伤期间，自身组织严重降解，38kDa的愈伤蛋白在嫁接体-印度南瓜B部分降解消失。选择在39kDa存在蛋白差异的西瓜（甜瓜）/印度南瓜A（第5天）和西瓜（甜瓜）/印度南瓜A体（第20天），采用高通量双向电泳技术（2-DE），分析由瓜类异属间嫁接亲和特性引起的差异蛋白。结果显示：在检测到的蛋白点中，西瓜/印度南瓜A组合（HX）有38个差异蛋白表达量达到显著水平（P＜0.05），其中西瓜/印度南瓜A组合第20天（HX-20）比第5天（HX-5）表现为降解表达、下调表达三倍以上、特异表达和上调表达三倍以上模式的蛋白点数目分别为23、3、2和10；甜瓜/印度南瓜A组合（HT）有8个差异蛋白表达量达到显著水平（P＜0.05），包括甜瓜/印度南瓜A组合第20天（HT-20）比第5天（HT-5）表现为降解表达、下调表达三倍以上、特异表达和上调表达三倍以上模式的蛋白点数目分别为4、1、3和0。选择16个在西瓜（甜瓜）/印度南瓜A（第10天）降解表达和下调表达的差异蛋白进行MALDI-TOF MS测定肽质量指纹图（Peptide mass fingerprinting，PMF），最终有14个蛋白点得到鉴定。功能分析表明，这些蛋白主要参与糖代谢、新陈代谢、信号转导等生物过程。其中，果糖激酶在两个嫁接组合均被检测到，表明糖代谢在瓜类异属间嫁接亲和过程中可能起重要作用。对参与糖代谢过程的差异蛋白质果糖激酶（Fructokinase，HX-5-1023和HT-5-264）在转录水平进行验证，mRNA水平和蛋白质水平表达趋势一致。