嫁接提高黄瓜抗逆性中维管系统长距离运输信号作用机制研究

维管系统长距离运输信号在植物生长发育过程和对环境胁迫因子的响应过程中起重要作用。本项目拟以低温和氧化胁迫等地上部逆境为模式系统，利用传统光合、呼吸、活性氧测定结合2D-PAGE蛋白质组分离和MS分子结构分析技术以及基于cDNA和miRNA芯片的高通量表达谱分析技术等, 研究嫁接对韧皮部miRNA、木质部蛋白质、多肽、激素等长距离信号的影响，阐明接穗和砧木移动信号的相互关系，验证miRNA及其靶标基因在地上部和地下部反馈交流系统中的作用，最终揭示维管系统长距离运输信号在嫁接提高黄瓜抗逆性中的作用机制，为调控植物抗逆性提供理论指导。

本项目研究了维管系统长距离信号介导的嫁接提高黄瓜对高温、低温和干旱胁迫抗性的生理与分子机制。1）我们研究发现，黄瓜经黑籽南瓜和丝瓜嫁接能通过诱导抗性基因和防御基因的表达以及提高ROS清除系统活性分别缓解低温和高温导致的光合作用抑制和引起的氧化胁迫。此外，研究揭示了丝瓜通过ABA依赖的H2O2产生激活HSP70表达进而提高黄瓜高温抗性机制。2）研究揭示了丝瓜根系能够通过增加地上部黄瓜叶片ABA含量及对ABA敏感性进而降低气孔开度减少水分散失和提高水分利用效率进而表现出较强的干旱抗性。3）研究了丝瓜砧木诱导高温抗性的过程中microRNA的调控作用，揭示了丝瓜根系通过ABA调节地上部叶片miRNAs表达进而上调耐热相关基因的表达提高嫁接黄瓜植株高温抗性机制。4）利用2D-PAGE和MS技术，明确了低温弱光胁迫下黄瓜经黑籽南瓜嫁接后叶片和木质部蛋白质组的表达变化。研究结果在《Plant Cell Environment》、《Journal of Experimental Botany》、《Scientific Reports》等SCI刊物上发表标注论文6篇，获得两项省部级一等奖，研究为今后的蔬菜抗性调控提供了理论依据，具有重要的科学和现实意义。