嫁接植物砧木与接穗互作机理研究进展

郭华军

(山西农业大学 农学院， 山西 太谷 030801)

嫁接技术作为广泛应用的无性繁殖方式之一，可显著增强植物对逆境胁迫的适应能力和病虫害的抵抗能力，改进株型，使优良栽培品种短时间内得到扩繁，并有效提高产品的产量和品质。嫁接能有效保持母本的优良性状，已成为良种化生产的重要环节。嫁接技术已被广泛应用于农林业领域的扩繁、新品种选育、品种改良等方面，其研究水平也从宏观逐渐发展至微观,对嫁接机制的研究目前已取得阶段性成果[1]。选择优良的砧木是培育优良植物的重要环节，目前生产上所用砧木多系野生或半野生类型，具有较强且广泛的适应能力，如抗寒、抗旱、抗涝、耐盐碱、抗病虫等。因此开展砧木与接穗间相互作用机制的研究，对于科学选择砧穗组合具有重要意义。笔者从水分和矿质离子、有机物和抗氧化酶、激素作用、基因调控和表观遗传学等方面综述了砧穗互作的研究现状，以供后续相关研究参考。

1 砧木对接穗水分和矿质离子营养利用的影响

选择砧木时常选用根系发育良好、抗性强的品种或近缘物种。砧木根冠比大、吸收能力强，能有效提高水分的吸收效率及对芽的供水量，还能促进营养元素的摄取、易位和同化，从而提高使用效率。薛亮等[2]研究表明，与自根苗相比，甜瓜嫁接苗的氮利用量增加5.2%，果实的氮利用率提高20.9%。韩晓燕[3]研究表明，嫁接增加黄瓜幼苗伤流液中K+、Ca2+、Mg2+含量，显著提高黄瓜幼苗的前期长势，嫁接植株产量显著高于自根苗。嫁接植株耐盐性主要取决于砧木[4-5],而不是接穗[6]。嫁接苗对根部Na+、K+向上运输具有选择性，通过减少地上部分Na+含量和Na+/K+比值提高植株的耐盐性[7-9]。嫁接植株的抗旱性也主要取决于砧木，且砧木的抗旱性可以传导给地上部[10-11]。嫁接植株低温弱光耐性明显强于自根植株[12-13]。对苹果、葡萄、柑桔、梨和核桃等的研究发现，砧木通过调节水分、营养物质和生长调节物的运输影响接穗的生长发育、对逆境胁迫的适应能力和抗病虫害能力[14-18]。王怡玢[19]对嫁接苹果的研究发现，富士(Fuji)/M9-T337的叶片与短枝顶芽中的N、P、K含量均显著高于富士扦插苗，M9-T337矮化砧木对富士苹果各项生长指标的降幅达28.9%～74.5%，明显减弱了树势，缩短了幼树成形时间。接穗对砧木生长的影响相关研究报道较少。周开兵等[20]研究了柑橘接穗对砧木生长、根系活力的影响结果表明，Swingle枳柚和红桔+粗柠檬的砧木直径易受接穗影响，接穗显著影响砧木根系体积；一般情况下，嫁接后砧木根系活力低于未嫁接砧木，或与其差异不显著[21]。焦妍妍[22]的研究表明，钾高效基因型西瓜“勇士”作为接穗可以促进钾低效基因型西瓜“早佳8424”根系的生长和钾吸收能力；反之，以“早佳8424”作为接穗降低“勇士”根系的生长和钾吸收能力，这种反馈在低钾胁迫下表现得更明显。郭学民等[23]以毛桃(P.persica)为砧木,“21世纪”桃为接穗嫁接后发现,接穗能使砧木根系导管分子的类型与直径发生改变，进而对营养的吸收和运输产生影响。

2 砧木对接穗有机物含量和酶活性的影响

砧木嫁接可影响植株的抗热性能，这与植株中一系列生理代谢活动有关。韩晓燕[3]在黄瓜嫁接研究中发现，嫁接后果实中含水量、可溶性糖含量无差异，可溶性蛋白、游离氨基酸含量增加，Vc含量降低；叶片中含有更多的脯氨酸(Pro)和可溶性糖，氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性较高，抵御温度胁迫的能力更强。嫁接增强了黄瓜幼苗叶片的净光合速率，显著提高了PSⅡ中用于光化学效率的传递电子数量、黄瓜幼苗叶片的气孔导度和蒸腾速率，具有更高的根系活力及气体交换能力，这与范双喜等[24]的研究结果一致，但叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性明显提升。陈晨[25]研究发现，嫁接番茄苗叶片和果实中谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性显著高于自根苗，蛋白氮、游离氨基酸态氮、全氮、硝态氮、铵态氮含量也显著提高，说明嫁接通过提高植株氮代谢酶活性而提高对无机氮的吸收利用效率，促进番茄体内的氮同化及有机氮的合成；叶片中蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)活性变化趋势相似；除以上表现外，有的嫁接苗果实中可溶性糖、番红素含量显著提高，不同砧木表现不同。对茄子、黄瓜、甜瓜以及菊花的研究发现，某些植株还可以增加体内乙酰水杨酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)等抗氧化物质的含量[26-28]。贾梯[29]的研究发现,嫁接砧木对接穗矮化作用越明显，叶片栅栏组织越厚，进而影响光合作用。

在嫁接苗抗盐性能方面，有研究认为嫁接苗叶片光合特性参数、保护酶活性、渗透调节物质含量提高，而电解质渗漏率和丙二醛含量降低的多种表现均与抗盐有关[30-33]。而刘正鲁等[32]认为,嫁接苗的抗盐性是由于保持较快的抗坏血酸谷胱甘肽氧化还原系统循环的原因。部分学者研究认为盐胁迫下嫁接苗叶片中多胺含量、根系中腐胺和精胺是植株抗盐的重要特征物质或重要的抗盐相关物质[34-37]。

关于接穗对砧木的有机物成分和抗氧化酶的影响，王淑杰等[21]通过对几个葡萄主栽品种的研究表明,嫁接苗根系POD活性明显高于自根苗，可溶性糖和可溶性蛋白含量明显低于自根苗。周开兵等[20]研究表明,柑橘嫁接后砧木POD和SOD活性低于未嫁接砧木，或与其差异不显著,但存在接穗促进根系过氧化氢酶(CAT)活性升高的现象。由此推测，受接穗的影响，砧木生理活性下降，其抗逆性可能也有所下降。

3 砧木对接穗激素类物质合成的影响

嫁接影响植株中激素类物质的合成。齐红岩等[38]研究发现，嫁接甜瓜根中具有促进生长发育功能的激素(ZT，GAs)含量增加，而脱落酸(ABA)的含量下降，从而使茎蔓生长快，叶片数增多，植株粗壮。KATO等[39]对茄子嫁接苗与自根苗伤流液中激素含量的研究表明，嫁接苗细胞分裂素含量的高低取决于砧木种类，砧木“VF”的3个品种茄子嫁接苗伤流液中，其含量均明显高于自根苗；而无论何种砧木与3个茄子品种嫁接后，伤流液中赤霉素和生长素含量均较自根苗高。韩敏40]研究认为，砧木可能通过影响接穗中IAA和SA的信号转导途径来影响其耐冷性，接穗则可能通过影响砧木的ET、CK和ABA信号转导途径来影响其耐冷性。接穗影响砧木激素含量的研究中，焦妍妍[22]的研究表明，钾高效基因型西瓜“勇士”作为接穗可以促进钾低效基因型西瓜“早佳8424”根系的ABA和IAA内源激素水平；反之，以“早佳8424”作为接穗则降低“勇士”根系ABA和IAA内源激素水平，这种反馈在低钾胁迫下表现得更明显。

在嫁接亲和性研究中，多数研究表明IAA在嫁接口愈合过程中发挥了决定性作用。MELNYK等[41]认为，拟南芥嫁接口愈合过程中韧皮部重连先于木质部重连,这是因为接穗中的IAA通过ALF4(aberrant lateral root formation 4)刺激生长素受体TIR1/AFBs (transport inhibitor response 1/auxin signaling F-box)和AXR1(auxin-resistant 1)，进而激活Aux/IAA-ARF(aux/IAA-auxin response factor)响应，最终使韧皮部重连；研究还发现，相比于IAA，CTK和ETH对于拟南芥接口愈合中韧皮部重连的作用微弱，这可能是因为嫁接愈合过程复杂，对植物激素的需求也因组织而异。ASAHINA等[42]认为，子叶合成的GA及来自砧木的微量元素对黄瓜和番茄切开的茎部愈合是必需的，并且外源GA可以缓解因嫁接摘除子叶造成的茎部愈合缓慢现象。另有研究[43]表明，创伤反应还可诱导植物激素促进接口愈合,创伤诱导的乙烯和茉莉酸分别通过调节ANAC071(Arabidopsis NAC domain containing protein 71)和RAP2.6L(At5g13330)转录因子的表达来调节生长素响应，促进上下界面的愈合。殷昊[44]通过使用生长素特异响应植株DR5:GUS进行了拟南芥嫁接研究表明，生长素对于接口部位维管组织的重新连接具有重要作用，乙稀以及茉莉酸很可能在接穗和砧木之间的细胞间通讯过程中相互协同，在细胞间通讯网络的重建过程中发挥功能。另外，植物激素还可能通过影响砧木和接穗维管束桥形成的时间和数目调控植株的发育[45]。

激素不仅影响嫁接组合发育，也影响接穗的生长势和树形，该方面报道较多，是研究热点之一。生长素和细胞分裂素含量及比例会影响枝条类型构成[46]。植物内源激素的平衡是调控树形的重要因素之一[47]，王磊[48]通过对不同株型桃树枝叶内源激素不同时期的监测发现，7月时垂枝型枝条上侧GA、IAA、ZR含量明显高于下侧，而ABA含量为枝条上侧低于下侧，从而使其生长速度低于中部上侧，枝条发生弯曲。还有一些激素如独角金内酯、赤霉素可能是通过调控顶端优势控制植物株型[49]。因此砧木对接穗激素水平的影响带来了显著的效果。王丽琴等[50]认为，苹果紧凑型品种和矮化型品种具有不同的激素调节机制,GA、CTK在紧凑型品种矮化中起重要作用，而矮砧的矮化可能与IAA密切相关。王怡玢[19]的研究发现，受M9-T337矮化砧木的影响，富士苹果Fuji/M9-T337中IAA在砧木韧皮部发生积累，其他内源激素在Fuji/M9-T337中的含量也受其调节。一般认为激素对植物生长的影响不是单一分裂的，(CTK+IAA+GA)/ABA值越低，树体矮化性越明显，反之则越乔化。张宝娟等[51]研究发现，富士苹果不同砧穗组合的树体中内源激素含量与其易成形性有一定关联，并证明主要是IAA、ZR和GA3等在这一过程中发挥了重要作用。张东等[52]以苹果生产上8种常见砧穗组合为材料，发现不同砧穗组合的幼树在分枝数、短枝比例上均有一定差异。ZHOU等[53]研究了黄瓜嫁接体中的细胞分裂素的作用，发现细胞分裂素从砧木运输到接穗后促进了叶绿体的合成，同时降低其木质部的ABA含量。激素在花芽分化、成花机理及花芽性别分化方面的作用已为人们所熟知，研究报道较多的激素类物质主要为CTK、GA和ABA[54]。嫁接可能通过影响接穗中激素物质的合成而影响其生殖生长。官春云[55]发现，已春化的油菜砧木上嫁接未春化的接穗，植株仍然会开花，该现象是由于已春化砧木内源赤霉素含量高且传递给接穗所致。傅远志等[56]也认为，嫁接植株开花结实效应高于自根植株，是因为嫁接能促进接穗GA3等激素水平的提高。张东等[52]以苹果生产上8种常见砧穗组合为材料，发现不同砧穗组合的幼树在花芽数上有一定差异。张宝娟等[51]研究发现,不同砧穗组合的树体中内源激素含量与其早花性有一定关联，并证明IAA、ZR和GA3等在这一过程中发挥了重要作用。王怡玢[19]研究表明，嫁接矮化砧木M9-T337后，Fuji/M9-T337短枝比例增加，营养生长与生殖生长得以更好的平衡，促进了花芽形成。茎中IAA在砧木韧皮部发生积累，其他内源激素在Fuji/M9-T337中的含量也受其调节。(CTK+IAA+GA)/ABA值越低，树体矮化性越明显，反之则越乔化。一般认为GAs在多年生木本植物中对成花诱导有负调控作用，所以IAA和GAs含量降低，促进了花芽分化。闫树堂等[57]以3种不同矮化中间砧(B9、M26、SH38)红富士苹果为试验材料，研究幼果发育期间果实内源激素(IAA、GA3、ZR 和ABA)含量的变化，结果表明：不同矮化中间砧不会改变红富士苹果果实发育初期内源激素(ABA 除外)总体变化趋势，但中间砧为B9、M26的幼果中IAA、ZR、GA3含量大部分时期比SH38中间砧的高。徐胜利等[58]认为，嫁接果实中GA与ABA显著低于自根处理，进而对伽师瓜的糖积累与代谢造成影响。LOPEZ-GALARZA等[59-60]则认为，嫁接番茄的品质差异可能与砧木根系调控植株激素的合成和矿质元素的吸收有关。

4 砧木对接穗的基因调控及表观遗传学范畴的影响

激素作为调控因子，其调控作用往往与基因的转录活性直接关联，众多研究表明，激素与信号转导和基因调控密不可分。陈哲[61]利用RNA-Seq技术分析了荔枝不同亲和性组合愈合处愈合过程中基因表达谱的变化，筛选出与嫁接亲和性相关的途径有信号转导途径、IAA合成和IAA信号相关途径以及木质素合成途径。殷昊[44]研究发现，拟南芥在嫁接后第2天其生长素的分布发生了很大变化，在接穗和砧木的接口附近出现生长素的积累，此时尚未形成新的维管束；同时发现，从芯片数据得到的差异表达基因中，属于糖转运家族的SWEET15(AT5G13170)基因的表达量在所有上调基因中变化最大，推测蔗糖可能起到引发信号分子的作用。SAUER等[62-63]则认为切口损伤诱导了生长素受体蛋白PIN1基因表达量上升，导致PIN1在细胞中的分布极性发生改变。何文[64]分析了3个蜜柚嫁接组合在不同发育时期的基因转录水平，获得与细胞分裂素、铁运输、光合、生长素、脱落酸、赤霉素途径相关的差异基因和一个未知功能的基因，发现转录因子CgWRKY27启动子中包含ABA响应元件，启动子中还包含乙烯和茉莉酸甲酯响应元件，认为CgWRKY27可能是枳砧“红绵蜜柚”嫁接不亲和关键调控转录因子，并提出了嫁接不亲和机理的简易模型[64](图1)。

WRKY家族基因参与植物不同激素信号通路，通过调控相关基因来响应或调控植物激素信号。如WRKY基因通过调控靶基因转录效率使植物对各种生物/非生物胁迫产生应激反应[65-67]。王怡玢[19]发现富士苹果嫁接苗Fuji/M9-T337中与激素有关基因在根系和叶片各个时期的表达量普遍介于Fuji和M9-T337扦插苗之间。IAA的含量与MdYUCCA10a基因(MdYUCCA10a是IAA合成的限速酶，能将吲哚-3丙酮酸转化为IAA)的表达量存在着明显的对应滞后性关系，GAs含量与MdGA20ox基因(GA合成相关基因)的表达量也存在着明显的对应滞后性关系。说明砧木通过影响激素合成相关基因，改变接穗中的激素含量。另外还发现，顶芽中的成花诱导途径整合因子MdSOC1和MdFT及其下游基因MdSPL9、蔗糖合成相关基因MdTPS1和MdTPS2以及糖代谢相关基因MdSUSY1的表达量较Fuji扦插苗均有增加。安娜[54]利用RNA-seq测序技术分析了长富2号/M9嫁接苗嫁接口上、下10 cm处韧皮部的转录组，发现差异基因主要涉及光合、代谢、糖酵解、碳固定和果糖代谢等生物学过程，差异基因中的转录因子大部分属于MADS-box家族蛋白，暗示MADS-box家族蛋白通过嫁接参与苹果接穗成花调控中发挥重要作用；qRT-PCR结果表明生长素原初响应基因Aux/IAA家族成员MdIAA22(MD09G1202300)和MdIAA51(MD17G1183500)在嫁接口下10 cm处韧皮部的表达量显著低于嫁接口上方，说明其具有通过嫁接参与接穗性状调控的重要作用。

砧木影响接穗的生理代谢和生长、生殖，接穗表现出部分砧木的生理特征或二者的中间性状，而且这种性状在嫁接苗后代个体中可以遗传若干代，说明嫁接能产生可遗传的变异，且变异具有趋砧性[68-69]。但是这种遗传变异并不是砧木和接穗之间发生了核基因组水平交流导致的。研究者仅发现番茄和茄子异种嫁接接合部细胞染色体数目和倍性发生了变化，产生了非整倍体和多倍体细胞(2n=40，48，84)，接合部组织出现了砧木和接穗没有的特征带和亲本特征带丢失，更远距离的核基因的交流还未见报道[69]。王燕[70]通过small RNA测序在嵌合体的榨菜回复系(rTTT) 植株中检测到了紫甘蓝亲本特异的小RNA，说明小RNA类遗传信号物质能在植物细胞之间移动，不同谱系细胞间遗传信号物质的交流可能是诱导嫁接变异产生的重要原因之一。

基于以上认识，人们自然把目光集中于表观遗传学研究。实际上许多植物激素的信号分子编码基因同时也是miRNA的靶标基因。在拟南芥中，已经鉴定出23个ARF(auxin response factor)转录因子家族成员，具有miRNA互补位点的ARF基因至少有5个，其中ARF10、ARF16和ARF17是miR160的靶基因，ARF6和ARF8是miR167的靶基因[71]。miR160通过调控ARF10和ARF16的表达影响拟南芥根冠细胞的形成，miR160与ARF10还参与生长素和脱落酸对种子萌发的调控[72]。AIDA等[73-75]等发现miR164的靶基因编码NAM/ATAF/CUC(NAC)结构域转录因子，包括NAC1、CUP-SHAPED COTYLEDON1(CUC1)、CUC2和ORESARA1(ORE1)等，NAC转录因子参与传递生长素信号，促进侧根生长，调控茎端分生组织的发生，调控细胞的老化死亡。反过来，很多转录因子通过控制基因的转录开关或表达量，参与到激素信号转导通路中，由此形成复杂的调控网络，实现对生理活动的精确控制。如荔枝LcWRKY1通过调控LcAOX1a的表达调控ABA的合成，进而影响果实成熟[76]。某些WRKY作为正向调节因子参与到ABA介导的耐旱反应，而某些WRKY则是种子萌发的负调节因子[77]。香蕉MaWRKY1和MaWRKY2同时参与了MeJA途径的调控[78]、金柑FcWRKY40参与了ABA信号通路的调控[79]、葡萄VqWRKY52调控SA途径[80]、苹果MdWRKY9参与了BR途径调控[81]。

microRNA在嫁接苗中也调控植物对非生物胁迫的应答。李超汉[82]研究表明：黄瓜嫁接苗与南瓜嫁接苗中75%的已知miRNA的表达发生显著变化。荧光定量PCR发现10条已知miRNA、16条新miRNA以及19条靶基因的表达均发生了显著变化，说明miRNA及其靶基因能响应嫁接；同时发现miRNA参与黄瓜嫁接苗应答干旱胁迫、盐胁迫、缺氮或缺磷胁迫。与自根苗相比，多数靶基因的表达在黄瓜嫁接苗的叶片和根以及南瓜嫁接苗的根中下调，而在南瓜嫁接苗的叶片中上调，暗示了黄瓜嫁接苗和南瓜嫁接苗抗性的提高可能归因于某些靶基因的下调表达。徐媛媛[83]研究发现，与实生苗相比，嫁接到资阳香橙和飞龙枳的锦橙叶片中与植株生长、叶片发育和激素信号转导相关的miR159、miR164、miR156、miR393的表达上调，表明嫁接可能影响接穗中与植物生长发育和胁迫应答相关的基因表达。安娜[54]构建了嫁接与不嫁接苹果中6个组织部位的small RNA文库，鉴定并筛选出砧穗间差异表达的miRNAs及其靶基因，初步提出mdm-miR156-MdSPLs、mdm-miR171-MdAP2、mdm-miR172-MdAP2、mdm-miR159-MdMYB等参与嫁接苹果成花调控的分子网络，随后又构建嫁接苹果顶梢、韧皮部、幼果和根尖的RNA-seq文库，筛选鉴定了砧穗间差异表达的lncRNA及其靶基因，发现3个参与砧穗间成花分子调控网络的lncRNA，进一步筛选获得目标分子MdAGL24的上游调控因子和互作蛋白，利用转基因番茄验证MdAGL24基因功能，最后构建了以MdAGL24为核心、由miRNAs和lncRNAs参与形成的苹果矮化砧木通过嫁接影响接穗成花的分子调控网络(图2)。

RNAi干扰技术为进一步研究嫁接植株中信号分子的传递和运输提供了有力手段。通过RNAi干扰技术，李明等[84-85]研究表明，无论用RNAi型植株作为砧木或接穗，DEX诱导产生的基因沉默信号均能导致相应野生型拟南芥接穗或砧木KatB和KatC的mRNA的减少，说明基因转录后沉默信号可以通过嫁接面在拟南芥体内双向传递。ZHAO等[86]将构建的李属坏死环斑病毒短发卡结构的RNA干扰载体转入樱桃砧木，再将非转基因的甜樱桃嫁接其上，最后在非转基因接穗上检测到干扰载体产生的小RNA，证实小RNA可以在木本植物的砧木和接穗之间长距离(1.2 m)转运。徐媛媛[83]通过分析嫁接锦橙与实生苗RNA测序结果，筛选到一些嫁接后表达差异显著的miRNA，用qRT-PCR验证其的表达发现，miR395和chrUn_35093有可能在砧穗间转移。焦妍妍[22]在钾高效基因型西瓜“勇士”和钾低效基因型西瓜“早佳8424”响应低钾的miRNA基因及其对应的靶基因表达量分析中发现，miRNA156a和miRNA395b可能是嫁接西瓜接穗对砧木钾吸收关联的长距离运输miRNA。

小RNA分子运输机制的研究方面，LUCAS等提出了小RNA分子传递是通过基于大分子物质的非细胞自治途径(Non-cell Autonomous Pathway, NCAP)模型，在此模型中，RNA前体在细胞核中转录，通过核孔运输到细胞质中，与一些特定的非细胞自治蛋白(Non-cell Autonomous Pathway Protein,NCAPP)相互识别并结合形成RNP(RNA-PROTEIN)复合分子，一部分RNA进入内质网进行蛋白质合成，另一部分RNP复合体结合胞间连丝处的载入蛋白后，胞间连丝根据蛋白复合体的大小调节自身的排阻限(Size Exclusion Limit，SEL)，使复合体通过胞间连丝由伴胞到达筛管；进入筛管后随韧皮部汁液集流由源至库进行运输。当到达合适的库时，由一些特异的库筛管识别蛋白将复合体进行分配卸载，经过一个类似的监控区域(Surveillance Field，SurF)后，复合体到达目标库组织(根、茎、叶的顶点或其他的发育组织)，进而发生一系列的如沉默靶基因、RNA的降解、翻译成蛋白质等生物过程，调节植物的生长发育[87]。

内源非编码的小RNA (siRNA)与CmPSP1(Pimpkine Phloem snall RNA binding protein 1)蛋白结合后可在细胞间扩散，再经维管组织长距离运输实现系统性RNA沉默[88]。特异内源mRNA(如PFP-LeT6和CmNACP mRNAs)在韧皮部产生，在细胞间扩散，而后局部或系统性运输，与蛋白CmmPP16、CmRBP50结合成核糖核蛋白复合体，调控RNA进入特定靶位，直接控制基因表达或运输至目的组织[89]。利用南瓜韧皮部汁液以及嫁接试验发现，某些小RNA分子能够与一个韧皮部蛋白(Phloem Small-RNA Binding Protein 1, PSRP1)结合形成RNP复合体[90]，并且这个复合体受韧皮部蛋白激酶PSRPK1引发的磷酸化调控，使得其结合稳定性增强，随着韧皮部液流进行远距离传递[91]。很多拟南芥嫁接实验和烟草嫁接实验都证明siRNAs能够通过韧皮部到达比较远的组织，进而与靶基因结合引起相关组织的转录水平基因沉默或转录后基因沉默。成熟的miRNAs具有和siRNAs—样的传递机理[92-93]。部分可运输的小RNA分子具有一定的序列特异性。马铃薯POTH1基因的mRNA3’-UTR区二级颈环结构上富含CUCU区段能与StPTB6(RBP50同源基因)结合，可进行远距离传递。在南瓜中多聚嘧啶结合蛋白(PTB)能够识别结合这一区域并且辅助mRNA的远距离传递[94-96]。拟南芥GAI的mRNA分子二级结构颈环臂区域具有较强的移动能力[97]。段续伟[87]鉴定了一个可以在杜梨韧皮部远距离传递的mRNA分子，将其基因命名为PbWoxT1，该基因在韧皮部筛管伴胞中表达较强。在鸭梨/杜梨嫁接植株内，PbWoxT1 mRNA能够通过韧皮部进行双向传递。并且发现多聚嘧啶结合蛋白(PTB)PbPTB3在杜梨茎部伴胞中表达强烈，能够促进PbWoxT1在嫁接体系中传递量和传递率的增加。

嫁接还影响DNA的甲基化。嫁接可提高葫芦砧西瓜嫁接苗幼苗期和开花期的全甲基化水平，但明显降低了半甲基化水平。嫁接对西瓜接穗甲基化水平的影响大于对砧木的影响，对开花期DNA甲基化状态改变的影响最大，嫁接导致的甲基化状态改变方式主要为未甲基化与全甲基化状态之间的改变[98]。毛常丽[99]用MSAP方法对3个橡胶树品种IAN873、GT1、RRIM600嫁接前后砧木的甲基化水平分析表明，砧木嫁接后发生甲基化变化，模式变化主要以半甲基化与无甲基化间的相互转换为主，而由半甲基化转化为全甲基化或者由全甲基化转换为半甲基化的很少，全甲基化与无甲基化间的转换居中。但周贝贝[100]对不同嫁接组合核桃树新梢韧皮部组织全基因组DNA甲基化分析未发现二者甲基化水平上有差异，而是改变了接穗DNA甲基化位点等遗传信息，其中部分变化影响了参与光合作用和呼吸作用的相关基因，因此造成核桃生长势的差异。最新研究表明，DNA甲基化等表观遗传修饰可能是由于差异表达的small RNA调控了DNA甲基化模式的改变，从而改变了接穗基因表达活性，并且可以遗传给后代。曹丽雯[85]对榨菜野生型与榨菜与紫甘蓝嫁接嵌合体自交后代(GS1、GS3和GS5)进行small RNA测序和MSAP分析发现，GS1群体发生了广泛的DNA甲基化模式的变异，其中31.58%的DMFs(differentially methylated fragments)能至少稳定遗传5代，而剩余的68.42%的DMFs随着连续自交可逐渐回复。嫁接诱导的DNA甲基化变异主要发生在转座子和编码基因的外显子区域，其中包括提早开花基因和赤霉素调控基因；通过对DMFs的定量分析发现，嫁接诱导的DNA甲基化变异很可能会引起表型变异。将差异siRNAs与DMFs进行匹配发现，嫁接导致siRNA的表达量发生显著改变，且部分差异表达的siRNA可能通过RdDM途径调控CHH甲基化模式的改变，从而改变基因表达活性，并可遗传给后代。基因表达水平在GSn中的变化规律也与嫁接诱导的变异表型的遗传规律一致，即稳定遗传与回复同时存在。

5 展望

砧木与接穗的互作机理涉及植物生长发育各个方面，激素作为植物生理代谢的主要调控因子，其作用机理研究已取得很大进展，但因植物种类的独特性和多样性，以及多种激素之间相互作用的复杂性，其在不同植物砧穗互作中的作用机理研究仍待深入。小RNA在砧穗互作中的作用已成为近年研究的热点。lncRNA分子在成花调控方面的作用为互作机理研究提供了新思路。但有关小RNA分子的装卸机制、可运输的小RNA分子序列特异性、小RNA分子是否必须和蛋白质或其他分子结合、siRNA分子除通过RdDM途径调控DNA甲基化模式外，是否可引发其他遗传模式的改变需要深入研究，有可能成为将来的研究热点。