博士毕业于华中农业大学,华中农大教授以通讯作者在1区Top期刊发表研究成果

近日，华中农业大学园艺林学学院黄远教授课题组合作在Plant Physiology期刊上发表题为“Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase family genes are required for the plant graft union formation through callus proliferation”的研究论文。华中农业大学园艺林学学院已毕业硕士研究生熊木（现为名古屋大学在读博士生）为论文第一作者，黄远教授和Michitaka Notaguchi教授为共同通讯作者。

研究团队首先对多种甜瓜（Cucumis melo）接穗和葫芦（Lagenaria siceraria)）砧木的嫁接亲和性进行了系统性的评价，发现甜瓜与葫芦存在普遍的嫁接低亲和性现象，即嫁接后植株虽能存活，但生长停滞。进一步的染料运输实验和组织切片观察表明，愈合部韧皮部的胼胝质沉积是导致甜瓜与葫芦低亲和性的直接原因。胼胝质的沉积阻碍了甜瓜接穗的光合产物向砧木的运输，限制了砧木根系成长；而有限的根系生长又无法为接穗提供足够的水分和营养物质支撑，最终导致“僵而不死”的典型低亲和性表型。值得注意的是，低亲和性葫芦砧木诱导甜瓜接穗在嫁接界面产生更多愈伤组织。

对甜瓜/甜瓜与甜瓜/葫芦的嫁接愈合部转录组进行进一步分析，发现与甜瓜自嫁相比，低亲和性组合的基因表达发生更大幅度偏移，且差异基因主要富集在细胞壁合成与修饰相关通路。进一步的生信分析发现，XTH9为关键响应基因。沉默甜瓜CmXTH9后，甜瓜嫁接苗成活率显著降低，愈伤组织形成明显受阻，且在甜瓜/葫芦组合中表现尤为突出，证明其在嫁接愈合中的重要功能。

沉默甜瓜CmXTH9对甜瓜/葫芦嫁接愈合的影响

随后，研究人员进一步比较了甜瓜、拟南芥、烟草、水稻、番茄等多物种嫁接愈合部转录组，发现25%-55%的XTH家族基因在嫁接愈合过程中被上调，且上调的成员分布在XTH家族的不同亚群中。相对于嫁接亲和性组合，弱亲和性组合表现出更多的成员被上调，且上调幅度更高，而嫁接不亲和组合则仅有一个甚至没有XTH被上调。为验证XTH家族基因在其他物种嫁接中的功能，研究人员对拟南芥AtXTH4和AtXTH7进行研究。二者均在拟南芥嫁接愈合部的愈伤组织中表达。单突变Atxth4和Atxth7对愈伤形成和嫁接成活没有影响，而双突变显著降低愈伤组织的形成和嫁接成活。

上述结果表明，XTH家族基因通过促进愈伤组织的形成，进而增强嫁接愈合。在低亲和砧木嫁接条件时，接穗则通过进一步增强愈伤组织的形成的策略，来保证自身的成活。这种机制在不同物种嫁接中具有保守性，且来自不同分支的多个XTH成员的参与能够在最大程度上，减少单一基因的功能缺失对嫁接愈合的影响。