华中农业大学揭示南瓜砧木通过腐胺合成提高西瓜耐寒的机制

低温是严重影响植物生长和生产力的主要环境因素。西瓜对冷害极其敏感，在生产中通常使用嫁接提高园艺作物的抗逆能力，但是目前关于南瓜砧木提高西瓜耐寒性的机制仍然知之甚少。

2月15日，华中农业大学园艺林学学院别之龙教授团队在《Frontiers in Plant Science》在线发表题为“Grafting Watermelon Onto Pumpkin Increases Chilling Tolerance by Up Regulating Arginine Decarboxylase to Increase Putrescine Biosynthesis”的研究论文，该研究基于生理生化分析和转录组学分析揭示了南瓜砧木通过腐胺合成提高西瓜耐寒性的机制。

该研究发现，在10 ℃/5 ℃（昼/夜）低温胁迫处理下，南瓜嫁接西瓜幼苗比自根西瓜幼苗的耐寒能力更强，并且脂质过氧化程度和冷害指数显著降低。生理分析表明，南瓜砧木嫁接导致低温条件下西瓜幼苗中腐胺的显著积累。用1 mmol/L D-精氨酸（精氨酸脱羧酶抑制剂，ADC）处理增加了在寒冷胁迫下南瓜嫁接西瓜叶的电解质泄漏。这一结果可以归因于ADC转录水平、鸟氨酸脱羧酶、亚精胺合酶和多胺氧化酶等参与多胺的合成和代谢的基因的下调。进一步通过转录组分析表明，南瓜砧木通过调节低温胁迫下的差异基因表达来提高西瓜幼苗的耐寒性。南瓜嫁接苗降低了低温胁迫下西瓜接穗中差异基因的数量和表达水平，并且特异性地上调了ADC（Cla97C11G210580）表达（多胺代谢途径中的关键基因），最终促进了腐胺的积累。

综上，该研究表明该模型支持南瓜砧木嫁接通过转录相关的改变，尤其是上调ADC的表达水平，促进低温胁迫下腐胺的合成，减轻低温引起的氧化应激，最终提高南瓜嫁接西瓜植株的耐寒性。研究揭示了腐胺的生物合成参与了嫁接西瓜的耐寒性调控，为进一步培育耐寒砧木提供了依据。