柑橘是世界第一大水果,我国柑橘的种植面积和总产量均居于世界之首,柑橘产业在我国国民经济中具有举足轻重的地位。枳(Poncirustrifoliata(L.)Raf)是芸香科枳属小乔木,是柑橘的近缘属,也是柑橘中最常用的砧木品种。枳作为砧木有诸多优点,例如:抗寒、抗病、树势矮化、亲和性好等,但其抗盐性相对较弱,严重制约了枳在生产上的应用范围。因此,发掘具有较强抗盐性的枳新种质具有重要的研究价值和应用价值。

近日,华中农业大学园艺林学学院刘继红教授课题组在HorticultureResearch上发表了题为Comparativetranscriptomeanalysisrevealssynergisticanddisparatedefensepathwaysintheleavesandrootsoftrifoliateorange(Poncirustrifoliata)autotetraploidswithenhancedsalttolerance的研究论文。该课题组前期通过自然群体筛选获得了一批枳的同源四倍体种质资源(Weietal.,;doi:10./pbi.)。利用这些四倍体枳,该研究对其抗盐性和抗盐机制进行了深入探究。结果表明,与二倍体相比,同源四倍体枳具有更强的抗盐性。为揭示其抗盐机制,本研究对盐处理前后四倍体和二倍体枳的根和叶进行了转录组测序,并筛选出了大量差异表达基因。通过分析差异表达基因的功能,结合生理指标的测定,最终揭示了四倍体枳抗盐性增强的生理和分子机制(图1)。

在盐胁迫下,四倍体叶中激素信号相关基因上调表达,更好地激活了生长素、油菜素内酯、细胞分裂素和茉莉酸信号,使四倍体能够更好地适应盐胁迫。而在根中,脯氨酸和可溶性糖代谢发挥了重要作用,四倍体根可积累更高水平的可溶性糖和脯氨酸,其作为重要的渗透调节物质增强了四倍体根的渗透调节能力,使得四倍体能够更好的适应盐胁迫造成的渗透胁迫伤害。此外,四倍体的叶和根都具有更强的抗氧化能力,叶中的POD基因和根中的APX基因都上调表达,增强了四倍体对活性氧的清除能力,更好地应对盐胁迫造成的氧化胁迫伤害。因此,四倍体叶和根中不同的防御机制协同作用,使得四倍体枳的抗盐性强于二倍体。

图1同源四倍体枳抗盐机制模式图

该研究系统揭示了同源四倍体枳的抗盐机制,为多倍体枳在生产上的应用提供了重要的理论基础,也为多倍体植物抗逆机理研究提供了重要参考。

华中农业大学园艺林学学院博士研究生韦同路为该论文的第一作者,刘继红教授为通讯作者。

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