云南大学提出嫁接是揭示植物次生代谢产物差异积累的重要手段

经Horticulture Research 编委会专家评审，云南大学生态与环境学院植物次生代谢产物进化与生态适应研究组题为Grafting: a potential method to reveal the differential accumulation mechanism of secondary metabolites的研究论文当选Horticulture Research 2022年6月封面文章。

次生代谢产物对园艺作物品质的形成及增强抗逆性具有重要作用。通常情况下，植物次生代谢产物表现出显著的组织器官特化积累特征。其差异积累主要由其合成和运输所决定，在植物活体水平很难追踪调控差异积累的目标化合物合成途径中间体，以及大分子mRNA或者蛋白的运动轨迹，导致难以在个体水平揭示次生代谢产物的差异积累规律。

该研究首先以嫁接改变次生代谢产物积累为线索，探究了在化合物、DNA、RNA及蛋白水平上，接穗和砧木中发生代谢产物差异积累的机制。在化合物层面，嫁接能够“刺激”特定次生代谢产物的合成及在砧木与接穗间的直接交换；在DNA层面，砧木与接穗的基因组DNA，线粒体DNA及叶绿体DNA能够在接合部位进行短距离运输，同时嫁接可能诱导可遗传的DNA甲基化，导致化合物差异积累；在RNA层面，嫁接诱导了特定的转录增强及RNA在砧木与接穗间的运输；在蛋白层面，嫁接调节了砧木与接穗间蛋白的运输及积累。在此基础上，我们提出了嫁接是识别目标化合物生物合成途径关键中间体、mRNA和蛋白转运和迁移的重要方法的新观点。

同时结合团队前期工作经验，以乌头属嫁接植物为材料，通过多组学分析及分子生物学手段，从多角度系统性地揭示目标二萜生物碱fuziline的差异积累机制，并探讨了在实际操作中可能出现的问题及相应的解决方法。

图2 嫁接植株次生代谢产物差异积累机制示意图

本文为揭示次生代谢产物特异性积累提供了新思路，并为在组织和器官水平精细调控目标药材的生物活性奠定了研究基础。

云南大学生命科学学院硕士研究生董丁为第一作者，云南大学生态与环境学院赵大克教授为通讯作者。云南省农业科学院药用植物研究所石亚娜副研究员、云南大学生态与环境学院牟宗敏博士和陈穗云教授也参与了研究工作。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac050

转自：“园艺研究”微信公众号

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