甜瓜(Cucumis melo L.)嫁接栽培是生产中防控土传病害、提升植株抗逆性的关键技术,而植物激素是调控嫁接伤口修复、决定嫁接愈合效率和幼苗成活质量的核心因子。然而,外源茉莉酸甲酯(MeJA)协同调控嫁接愈合与嫁接苗耐寒性的分子机制尚不清晰。因此,深入解析MeJA介导的甜瓜(接穗)与南瓜(砧木)嫁接愈合及低温耐受性的调控机理,对完善植物激素调控瓜类蔬菜嫁接愈合理论、提升嫁接苗质量与环境适应性至关重要。近日,Horticulture Research上线了(Advance Access)沈阳农业大学李天来院士/许传强教授团队题为 Exogenous methyl jasmonate promotes the graft union healing process of melon grafted onto squash and enhances low-temperature tolerance of grafted melonseedlings by activating the transcription factors CmWRKY23 and CmWRKY69 的研究论文。该研究首次阐明了外源MeJA通过CmWRKY23和CmWRKY69建立起“激素信号”与“嫁接愈合”、“低温耐受性”之间的双重调控机制,为瓜类蔬菜优质嫁接苗培育提供了关键靶点。
本研究深入解析了外源MeJA对甜瓜/南瓜嫁接愈合与低温耐受性的作用。研究发现,外源喷施MeJA可显著加快甜瓜与南瓜嫁接口的愈合进程,并有效增强嫁接苗的耐低温能力。进一步研究证实,MeJA调控甜瓜嫁接愈合及低温耐受性存在一套精准的双通路基因调控模块。首先,外源MeJA可显著诱导并激活CmWRKY23和CmWRKY69转录因子;其次,两个WRKY蛋白可分别直接结合 CmGH9B3 与 CmAOC2 的启动子,一方面通过促进 CmGH9B3 表达加速嫁接口细胞粘连与伤口愈合,另一方面通过诱导 CmAOC2 表达促进内源JA合成、激活植株防御响应,从而同步实现甜瓜嫁接愈合效率与低温耐受性的双重提升。
本研究不仅加深了外源MeJA调控嫁接愈合与低温耐受性的认知,也为后续园艺作物嫁接愈合及逆境应答的分子调控机制研究提供了新的理论基础。更重要的是,该研究首次建立了“激素信号-双基因模块-愈合抗逆协同”的机制框架,对工厂化甜瓜嫁接苗培育过程中激素精准调控、优质高抗嫁接苗培育具有重要的理论支撑和实践意义。
图1 外源MeJA通过诱导“CmWRKY23/69-CmGH9B3”和“CmWRKY23/69-CmAOC2”双调控模块促进甜瓜/南瓜嫁接愈合与嫁接苗低温耐受性的分子机制模式图沈阳农业大学李天来院士和许传强教授为本论文的共同通讯作者,蔬菜学博士研究生祝玉蕾为第一作者。课题组成员武宏熹博士、刘靖玮硕士、梁一诺硕士、苗新卓硕士和刘鸿艾硕士参与了本课题的研究。该研究得到国家自然科学基金(32272696)和辽宁省重点研发计划(2023JH1/10200010)项目资助。