嫁接育种重大突破!《Science》:广泛且有效的嫁接媒介

来源: 生物通 / 作者: 伍松 / 时间: 2020-09-16
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嫁接是一种园艺技术,利用植物组织再生,将植物长在一起,结合两种植物的理想特性。一般来说,移植物被认为只在同种或近缘物种之间是相容的。然而,日本名古屋大学的科学家和同事们最近发现,烟草植物有促进组织粘附的能力,因此可以维持更广泛的物种之间嫁接。

最近发表在《Science》杂志上的研究结果表明,利用烟草作为媒介,将番茄植株的上部(接穗)嫁接到雏菊下部(砧木)上,成功地结出果实。

嫁接已经进行了数千年的水果和蔬菜的繁殖,其中一个生产性的接穗附着在一个能够抵抗疾病和环境压力的砧木上。然而,究竟如何建立嫁接还不清楚,不同物种之间是否能嫁接也取决于经验。

最近,来自名古屋大学、东京大学、日本理工大学、中部大学和名古屋大学一家创业公司(GRA&GREEN)的科学家们最近进行了一项不同家族物种间嫁接的研究。

研究小组把重点放在茄科烟草上,因为之前的研究表明,它的接穗可以嫁接到芥末科拟南芥的砧木上。研究小组利用 42 科 84 种烟草的 7 种植物及其伴侣进行了嫁接实验。结果表明,无论是接穗还是砧木,38 科的 73 种烟草均能保持嫁接一个月以上。

接下来,科学家们研究了使烟草与来自不同家族的植物形成嫁接的细胞机制。他们分析了烟草和拟南芥嫁接连接处的转录体,并假设分泌到细胞外区域的β-1,4 葡聚糖酶的表达与细胞壁的消化有关。在进一步的实验中,当β-1,4 - 葡聚糖酶在拟南芥中过度表达时,嫁接体的粘附性增强。因此,他们得出结论,β-1,4 葡聚糖酶的表达是促进移植物组织粘附的关键。

此外,他们还利用番茄接穗和雏菊的砧木(一种抗环境胁迫的园林植物)进行了实验,以观察烟草能否在不同科种的嫁接中起到中介作用。大约三个月后,番茄植株成功地结出了一个小果实。

名古屋大学生物科学家 Michitaka Notaguchi 说:“利用烟草作为中间产物,我们还实现了其他嫁接,其中接穗、间穗和砧木都属于不同的植物科。”

“我们关于所涉及的关键分子的最新研究结果,不仅仅是园艺间嫁接本身,有助于改进植物嫁接技术,以便在对生态系统的破坏最小的情况下,增加可用于作物生产的各种根系。”

原文检索:Cell-cell adhesion in plant grafting is facilitated by β-1,4-glucanases

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