嫁接是西瓜生产中应对生物与非生物胁迫、提升果实产量与品质的关键技术。传统嫁接方法保留砧木子叶，无法彻底去除子叶基部分生组织，导致砧木萌蘖再生需要人工去除，增加了管理成本和生产投入。砧木无子叶嫁接彻底去除砧木子叶及子叶基部的分生组织，从根本上解决了萌蘖产生问题。然而，子叶作为源器官，去除砧木子叶嫁接时，嫁接成活率与幼苗质量下降。本研究创新性提出一种基于光强调控的砧木无子叶嫁接策略，通过设置4种光强组合（强光接穗/强光砧木HS/HR、强光接穗/弱光砧木HS/LR、弱光接穗/强光砧木LS/HR、弱光接穗/弱光砧木LS/LR），发现嫁接前砧木培养用300 µmol·m⁻²·s⁻¹的光强处理，可使嫁接成活率提升至98%以上，并显著促进嫁接后愈伤组织形成、维管重连及幼苗生长。
近日，Horticulture Research上线了（Advance Access）华中农业大学黄远教授团队题为Integrated multi-omics analysis reveals the molecular mechanism of light intensity-enhanced healing in cotyledon-less splice grafted watermelon的研究论文。
为深入解析强光促进嫁接愈合的机制，研究团队整合代谢组与转录组数据，系统揭示光强调控下的关键代谢物与基因网络的协同作用。代谢组分析表明，强光处理显著提高砧木与接穗中激素（如生长素、细胞分裂素）、碳水化合物（如D-半乳糖、半乳糖醇）以及木质素前体（如肉桂酸、香草苷）水平，为嫁接愈合提供必需的信号物质与能量来源。转录组数据进一步显示，强光处理提高激素信号、苯丙烷生物合成及淀粉与蔗糖代谢通路基因表达水平，激活PXY、NAC086、CALS7、TMO6 等嫁接愈合相关基因表达，促进嫁接界面细胞增殖与分化。
基于此，研究团队提出一种光强调控嫁接愈合的分子模型：高光强通过促进砧木与接穗中激素和糖类的转运与积累，激活激素信号通路（AUX1、ARF、CRE1）、苯丙烷生物合成关键酶（PAL、CYP73A、4CL）以及糖代谢相关基因（INV、SUS、HK），共同驱动愈伤组织增殖、细胞壁重建和维管组织早期分化重连，最终实现无子叶嫁接的高效愈合。
该研究首次从多组学层面系统揭示了光强调控西瓜无子叶嫁接愈合的分子机制，为砧木无子叶嫁接技术的广泛利用提供了可行的光调控策略，对推动西瓜高效、低成本嫁接育苗具有重要指导意义。
黄远教授为通讯作者，博士研究生Yehia Abouseif为论文第一作者，别之龙教授、日本京都大学Michitaka Notaguchi教授、广西蚕业技术推广站卿军和谢启凡老师、广东省农业科学院设施农业研究所曹海顺博士参与了论文研究。该研究得到国家自然科学基金、国家西甜瓜产业技术体系、湖北省重点研发计划等项目资助。
华中农业大学园艺林学学院黄远教授课题组长期从事蔬菜嫁接生物学研究，欢迎对嫁接生物学有兴趣的同学到课题组攻读硕士和博士学位，课题组常年招聘博士后，欢迎联系：huangyuan@mail.hzau.edu.cn
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文章链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhaf293
