貴州本土半野生番茄砧木介導ABA生物合成信號通路調(diào)控植株耐旱性的機理研究

韋建明 黃 鑫 張大龍 李云洲 ，*

（1貴州大學農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025；2山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院，山東 泰安 271018）

番茄（Solanum lycopersicumL.）是我國重要的蔬菜作物，具有很高的營養(yǎng)與經(jīng)濟價值［1］。隨著全球氣候變暖，干旱已成為限制番茄生產(chǎn)的重要因素［2］。培育抗旱番茄新品種是應對干旱脅迫的一種有效途徑，但是常規(guī)育種耗時長，育種效率不高；轉(zhuǎn)基因技術雖然可以快速提高番茄抗旱性，但是轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品仍未被消費者廣泛接納；而嫁接技術可將砧木中抗逆基因傳遞至上部接穗中，提高作物產(chǎn)量與商品性，有效提高植株抗旱性［3］。

嫁接是一種簡單、普遍、環(huán)保的技術。通過嫁接可以將兩種不同性狀的植物連接在一起，其中一種作為根系，稱為砧木；另一種形成地上部分，稱為接穗［4］。嫁接技術可用于不同的目標，例如提高植物對生物或非生物脅迫的抗性、增加農(nóng)作物產(chǎn)量以及無性繁殖。野生植株抗性好，但產(chǎn)量低，而半野生番茄材料不僅攜帶野生材料中的抗性基因，而且產(chǎn)量優(yōu)于普通材料，因此半野生材料或中間材料更受育種者喜愛［5］。先前已有研究表明，嫁接抗逆性砧木可以提高接穗植株的抗逆性［4，6］。

鹽脅迫早期階段會誘導番茄接穗的氣孔關閉，從而導致蒸騰速率降低，水分流失減緩［7］。在瓜類砧木嫁接研究中發(fā)現(xiàn)，南瓜砧木能比嫁接黃瓜更敏銳地響應鹽脅迫，誘導根部過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）信號和脫落酸（abscisic acid，ABA）積累，導致氣孔關閉，從而減少植物體內(nèi)水分的損失［8］。同樣，絲瓜砧木也可以增加嫁接黃瓜植株對ABA和土壤水分的敏感性，誘導氣孔關閉，從而提高水分利用效率和干旱抗性［9］。

植物氣孔的保衛(wèi)細胞先天免疫系統(tǒng)通過細胞表面定位的模式識別受體（pattern-recognition receptors，PRR）感應微生物相關分子模式（microbe-associated molecular patterns，MAMP），然后激活植物體自身的模式觸發(fā)免疫（pattern-triggered immunity，PTI）反應。PTI反應過程首先是Ca2+進入細胞質(zhì)和細胞核，然后伴隨活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生、脂質(zhì)過氧化和膜損傷以及植物激素介導的信號傳導，從而激活下游轉(zhuǎn)錄重編程和激素應答等免疫反應［10］。氣孔運動受許多環(huán)境因素以及植物激素的調(diào)節(jié)［11］，其中ABA 是植物應答干旱脅迫的主要激素，被認為可以調(diào)控氣孔開閉來介導植物對土壤干旱的早期反應，從而防止水分蒸發(fā)［12-13］。近年來，ABA 信號轉(zhuǎn)導的分子機制方面研究取得了重大進展［14］。ABA 合成通路中的關鍵酶是9-順式-環(huán)氧類胡蘿卜素雙加氧酶（9-cisepoxycarotenoid dioxygenase，NCED），影響ABA的生物合成，最終影響植株抗旱性；在番茄中，9-順式-環(huán)氧類胡蘿卜素雙加氧酶基因2（9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase 2，NCED2）是調(diào)控番茄細胞中ABA 合成與代謝的關鍵基因［15-17］；AbaminSG 是ABA 生物合成抑制劑，可以抑制NCED基因表達從而抑制ABA 的合成［18］。ABA 信號通路起始于受體PYR/PYL/RCAR 與共受體2C 型植物蛋白磷酸酶（protein phosphatase 2C，PP2C）的結合，從而解除PP2C 對其核心信號組分蔗糖非酵解型蛋白激酶（sucrose non-fermenting-1 protein kinase，SnRK2s）的抑制［19-20］，自磷酸化活化后的SnRK2s可以磷酸化調(diào)節(jié)ABA 信號通路下游的轉(zhuǎn)錄因子，如脫落酸不敏感蛋白3（abscisic acid-insensitive 3，ABI3）、脫落酸不敏感蛋白4（abscisic acid-insensitive 4，ABI4）和脫落酸不敏感蛋白5（abscisic acid-insensitive 5，ABI5）等，以調(diào)控植物應答外界環(huán)境脅迫［19-21］。貴州大學植物病理教研室番茄抗病抗逆研究課題組前期研究發(fā)現(xiàn)干旱脅迫可以誘導貴州本土半野生番茄GZ-01 ABA 關鍵基因NCED2的高表達，然而關于GZ-01 的抗旱分子機制仍不清楚。

因此，本研究選擇貴州本土半野生番茄GZ-01 作為砧木，紅果番茄R作為接穗，研究貴州本土半野生番茄GZ-01砧木嫁接對植株干旱脅迫的影響。通過施用ABA 抑制劑AbaminSG，研究GZ-01 抗旱分子機制，以期為開發(fā)利用貴州本土半野生番茄資源奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 植物材料與生長環(huán)境

紅果番茄R和貴州本土半野生番茄GZ-01來自貴州大學農(nóng)學院植物病理教研室番茄抗病抗逆研究課題組。挑選飽滿種子經(jīng)溫湯浸種后，在人工氣候箱進行催芽，催芽溫度為（28±2）℃，黑暗條件下催芽3 d 后露白，播種于育苗托盤（5.0 cm×5.0 cm×10 cm），放置在貴州大學農(nóng)學院植物病理教研室人工氣候室進行基質(zhì)培養(yǎng)生長，生長條件（25±2）℃，光/暗比為16 h/8 h，待幼苗長至3～4片真葉時進行嫁接。

以GZ-01 作為砧木，R 作為接穗，嫁接苗標記為GZ-01/R，自嫁接作為對照R/R。黑暗放置24 h，并用透明的保鮮膜覆蓋保濕，以便嫁接苗傷口愈合。每天上午8：00 和下午17：00 輕輕打開塑料保鮮膜，以降低相對濕度，并在嫁接7 d后轉(zhuǎn)移至貴州大學農(nóng)學院植物病理教研室人工培養(yǎng)室進行正常培養(yǎng)，培養(yǎng)條件：溫度（25±1）℃，光/暗比16 h/8 h。每天給番茄植株澆200 mL Hoagland＇s，植株生長3～5片真葉期進行試驗。

1.2 水分利用率測定

對嫁接和自嫁接番茄植株進行正常澆灌作為對照，而干旱脅迫為完全停水持續(xù)9 d。每天進行失水量測定。葉面積通過拍照使用Photoshop 2019 軟件進行像素換算。水分利用率（water use efficiency，WUE）計算公式如下［22］：

1.3 ABA參與氣孔靈敏度

取嫁接苗GZ-01/R 和對照自嫁接苗R/R 植物的完整葉子進行氣孔測量。用鑷子從葉片背面剝離完全膨脹的葉子表皮，置于載玻片上，用VHX-7000高景深顯微鏡［基恩士（中國）有限公司］觀察氣孔開閉狀態(tài)，試驗進行3次重復，每次10個葉片。

1.4 ABA抑制劑AbamineSG的施用

將盆中二月苗齡的GZ-01/R 和R/R 植物澆水至50%基質(zhì)含水量（substrate water content，SWC），然后完全停止?jié)菜M行干旱處理，直到第9 天。在干旱處理開始后的第2 和第5 天，分別用50 μmol·L-1ABA 抑制劑AbamineSG（每株5 mL）噴灑接穗葉片，用5 μmol·L-1AbamineSG（每株 50 mL）處理植株根部，用10 μmol·L-1ABA（每株5 mL）處理植株根部，等量的水處理作為對照。

1.5 離體葉片失水率測定

每個處理取完全展開的成熟真葉12 片，取樣葉片均勻一致，迅速稱量重量，之后每隔1 h稱量1次，直到9 h。稱量環(huán)境在溫度受控的生長室中，溫度恒定為25 ℃，濕度為60%。每次葉片的水分損失計算為初始鮮重的百分比，每個處理3次技術重復，4個生物學重復。

1.6 H2O2、O2.-化學染色和REL檢測

葉片中過氧化氫（H2O2）和超氧陰離子（O2.-）的積累分別使用3，3＇-二氨基聯(lián)苯胺（diaminobezidin，DAB）和硝基藍四唑（nitroblue tetrazolium，NBT）染色進行，定位染色后再進行脫色、脫水，上述具體方法參考文獻［23］，最后將脫色后的葉片進行拍照。葉片相對電解質(zhì)滲漏率（relative electric conductivity，REL）通過外滲電導法測量：使用打孔器將葉盤放入管中，每管放入10 個，裝滿20 mL蒸餾水后置于真空干燥器中20 min。靜置1 h后，測量蒸餾水和初始葉片溶液的電解質(zhì)滲漏率，分別記為S0和S1。然后，將試管置于100 ℃沸水浴中10 min。冷卻后，測定葉片溶液的電解質(zhì)滲漏率S2。REL 計算公式如下：

還真是報應，我在前一秒對那個女孩表示了鄙視之后，下一秒就看到那個和她眉目傳情的家伙就是，我的男朋友，秦明。不過已經(jīng)無所謂，因為下一刻，他就會被我稱作，前男友。我在最后一刻還是犯了所有小女人都犯的矯情的毛病——我要和他在我們最初見面的地方說分手。

1.7 葉片體氣交換

使用LI-6400 便攜式光合作用系統(tǒng)（美國LI-COR公司）測定完全膨脹葉片中的氣體交換，包括凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）和氣孔導度（stomatal conductance，Gs）。在1 000 μmol·m-2·s-1的光合光子通量密度（photosynthetic photon flux density，PPFD）水平、25 ℃、相對濕度85%和380 μmol·mol-1的環(huán)境CO2濃度下測量氣體交換。

1.8 ABA含量測定

使用手術刀在接穗和砧木之間的交界處上方5 cm處切割莖干，將砧木暴露于0.5 MPa 的壓力室中，收集木質(zhì)部汁液分泌物。丟棄前兩滴汁液以避免切割表面時對其他部位造成污染。使用1.5 mL離心管收集汁液后，放入液氮速凍，并保存于-80 ℃?zhèn)溆?。ABA 的提取和測定按照Xia等［24］的方法。

1.9 RNA提取和實時熒光定量（quantitative real-time PCR, qRT-PCR）檢測

使用RNA提取試劑盒（R401-01，南京諾維贊生物科技有限公司），從嫁接的番茄葉中提取總RNA。采用HiScript ΙΙ 1st Strand cDNA Synthesis Kit 反轉(zhuǎn)錄試劑盒（R211-01，南京諾維贊生物科技有限公司）反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。利用CFX96TMReal-time System 熒光定量PCR 儀（美國Bio-Rad 公司）進行qRT-PCR 反應。以β-actin（登錄號：AB695290.1）作為內(nèi)參基因，對不同番茄植株的基因表達水平進行歸一化處理。檢測到的所有基因特異性引物如表1 所示。qRT-PCR 程序：95 ℃預變性2 min；94℃變性30 s，60 ℃退火15 s，72 ℃延伸15 s，40 個循環(huán)。每個樣品中每個基因的循環(huán)閾值（cycles threshold，CT）通過β-actin標準化并根據(jù)2-ΔΔCT法計算［25］。

表1 qRT-PCR分析所用的引物Table 1 Primers used in qRT-PCR analysis

1.10 統(tǒng)計分析

利用Excel 2019 進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 24.0 軟件進行數(shù)據(jù)分析，GraphPad Prism 8 進行作圖，數(shù)據(jù)表示平均值±標準誤差，差異顯著性采用Duncan’s 新復極差法比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對GZ-01 砧木嫁接番茄植株葉片損傷的影響

為了檢測植株對干旱的耐受性是否被砧木或接穗改變，在半野生番茄（GZ-01）和紅果番茄（R）幼苗之間進行嫁接。在干旱脅迫下，R/R DAB 和NBT 染色顏色更深，暗示其H2O2和O2.-積累更多，而GZ-01/R DAB 和NBT 染色顏色相對較淺，暗示GZ-01/R 抗氧化能力更強（圖1-A）；此外，在干旱脅迫下，與R/R 植株葉片相比，GZ-01/R葉片的REL減少，葉面積和凈干重顯著增加（圖1-B～D），然而在正常灌溉條件下，GZ-01/R和R/R不同處理植物葉片的REL、凈干重和葉面積無顯著差異（圖1-B～D）。上述結果表明，番茄對干旱的耐受性主要依賴于砧木GZ-01，而GZ-01 具有增強耐旱性的潛力。

圖1 GZ-01砧木和紅果番茄對干旱脅迫的響應Fig.1 Response of GZ-01 rootstock and red fruit tomato to drought stress

在干旱脅迫第6和第9天，GZ-01/R 接穗植株的凈光合速率（Pn）高于對照植株R/R，而氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr）低于對照R/R（圖2-A、C、E）。在干旱處理第9 天，GZ-01/R 和R/R 番茄的Pn 分別比正常澆水植物的Pn低89.7%和57.3%（圖2-A）。對植株失水率進行分析，發(fā)現(xiàn)GZ-01/R 植株在干旱處理后第2～第9 天的失水率低于對照植株R/R（圖2-B）。此外，干旱處理第9天，GZ-01/R的綜合水分利用率同樣顯著高于對照植株R/R（約92.7%）。上述結果表明，GZ-01/R嫁接植株對干旱脅迫的耐受性更強，水分利用效率更高。

圖2 GZ-01砧木植株光合作用和水分利用效率Fig.2 Photosynthesis and water use efficiency of GZ-01 rootstock

2.2 干旱脅迫對GZ-01 砧木嫁接番茄植株葉片氣孔開閉敏感性的影響

氣孔開閉影響植株的失水率和蒸騰作用。為了明確砧木嫁接對植株氣孔的影響，首先比較了嫁接植株GZ-01 與自嫁接植株R/R 在正常澆水條件下氣孔開閉的情況（圖3-A）。結果顯示，GZ-01/R與R/R植株葉片在正常澆水條件下氣孔孔徑無顯著差異（圖3-B）。隨著干旱脅迫時間的延長，GZ-01/R與R/R植株葉片氣孔張開度差異逐步明顯。在停止?jié)菜?天，GZ-01/R植株葉片氣孔處于開放、關閉、半開閉狀態(tài)的氣孔比例并無明顯差異（圖3-D），但與正常澆水GZ-01/R和R/R植株相比，關閉、半開閉狀態(tài)的氣孔比例增加，開放氣孔比例下降（圖3-C、D）。在停止?jié)菜?和第9天，GZ-01/R與R/R植株葉片氣孔處于關閉、半開閉狀的比例高于正常澆水植株（圖3-C、D），但是GZ-01/R植株葉片氣孔處于閉合狀態(tài)比例高于R/R（圖3-C、D），暗示GZ-01/R嫁接植株在干旱脅迫下調(diào)控氣孔開閉的敏感性更強。

圖3 干旱脅迫影響砧木接穗葉片氣孔變化Fig.3 Drought stress affects the stomatal changes of scion leaves of double rootstocks

2.3 干旱脅迫對GZ-01 砧木嫁接番茄植株葉、根和木質(zhì)部汁液中ABA 相關基因表達和ABA 含量積累的影響

ABA 是調(diào)控植株抗旱和氣孔開閉的關鍵激素。為了明確干旱脅迫下嫁接植株GZ-01/R中氣孔敏感性變化的原因，本研究首先分析不同處理植株葉片中ABA 合成相關基因9-順式環(huán)氧類胡蘿卜素雙加氧酶2（NCED2）基因的表達情況，然后分析了干旱脅迫下，不同處理植株根、韌皮部和葉片中ABA 含量的變化。結果顯示，從干旱脅迫的第3天開始，GZ-01/R和R/R番茄株葉片NCED2基因的表達水平逐漸增加（圖4-A）。干旱脅迫第6、第9 天，NCED2在GZ-01/R 番茄植株葉片中的相對表達量顯著高于對照植株R/R；在正常澆水條件下，不同處理植株葉片、根系和韌皮部中ABA含量并無顯著差異（圖4-B～D），但是在干旱脅迫后，嫁接番茄GZ-01/R 葉片、根和韌皮部中的ABA 含量逐漸增加（圖4-B～D）。如圖4-B～D 所示，干旱脅迫第3 天，GZ-01/R 和R/R 植株葉片、根系和韌皮部中ABA含量有所增加，但與對照植株相比并不顯著。隨著干旱脅迫持續(xù)至第3、6、9 天，GZ-01/R 和R/R 植株葉片ABA 含量逐步增加，顯著高于正常澆水條件下的植株W-GZ-01/R 和W-R/R（圖4-B）。但是，在干旱脅迫第6 天，嫁接植株GZ-01/R 根部ABA 含量突然降低（圖4-C）。從干旱脅迫第3 天后，R/R 和GZ-01/R 韌皮部中ABA 含量顯著高于植株W-GZ-01/R 和W-R/R（圖4-D）。

圖4 干旱脅迫下砧木對葉片ABA生物合成基因表達及葉片、根系和木質(zhì)部液中ABA含量的影響Fig.4 Effects of rootstocks on gene expression of ABA biosynthesis and ABA content in leaves，roots and xylem sap under drought stress

2.4 ABA抑制劑施用對GZ-01/R砧木嫁接番茄植株耐旱性的影響

本研究還統(tǒng)計了干旱脅迫后，不同處理植株干物質(zhì)積累、葉面積、WUE、REL等指標。結果顯示，干旱脅迫下，GZ-01/R葉片REL顯著低于對植株R/R（圖5-I），但是ABA抑制劑在植株根部施用后，GZ-01/R葉片REL與對照植株R/R 的差異不顯著（圖5-E）；當葉片噴施ABA 抑制劑，GZ-01/R 葉片REL 與對照植株R/R 的差異表現(xiàn)顯著（圖5-I）。干旱脅迫后，GZ-01/R 植株葉面積顯著高于對照植植株R/R，而正常澆水情況下，GZ-01/R與R/R葉片面積并無顯著差異，但當根部施用ABA抑制劑后，正常澆水處理下GZ-01/R與R/R 葉片面積仍無顯著差異，而干旱處理下的GZ-01/R與R/R葉片面積差異顯著（圖5-J）。

值得注意的是，這些影響在GZ-01/R 接穗和根部施用AbaminSG 的植株中更為明顯。然而，在干旱脅迫下，用AbaminSG 處理根部和葉面不影響嫁接中植物的吸水率（用AbaminSG 灌溉的GZ-01/R 植株除外）（圖5-K）。同時，根系施用ABA 顯著改善了植物生長和耐旱性，這與Tr、Gs 和REL 降低以及干物質(zhì)積累和WUE增加有關。

圖5 ABA抑制劑AbamineSG 對嫁接植株葉片、抗旱性、水分利用效率以及根部ABA的累積的影響Fig.5 The ABA biosynthesis inhibitor AbamineSG affects the accumulation of ABA in leaves and roots，and the changes in drought tolerance and water use efficiency

2.5 GZ-01/R砧木嫁接番茄對ABA敏感性的影響

為了測試砧木誘導的氣孔運動是否與不同嫁接植株對ABA 的敏感性有關，比較R/R 和GZ-01/R 植物離體葉片的水分流失，結果表明，干旱脅迫1 d后，自嫁接R/R的葉片與GZ-01/R接穗葉片的水分缺失率存在顯著差異（圖6-A）。同時，濃度低至10 μmol·L-1的外源ABA可以誘導GZ-01/R 植株葉片氣孔關閉，而誘導對照植株R/R葉片氣孔關閉的濃度為50 μmol·L-1（圖6-B、D）。另外，GZ-01/R 葉片中的氣孔在5 min 內(nèi)關閉以響應50 μmol·L-1ABA 處理，而在R/R 葉片中誘導氣孔關閉的時間均超過5 min（圖6-C、E）。上述結果表明，GZ-01/R植株對ABA的敏感性高于對照R/R植株。

圖6 砧木對葉片水分流失和氣孔孔徑對ABA的敏感性影響Fig.6 Sensitivity of rootstocks to leaf water loss and stomatal diameter to ABA

2.6 耐旱指數(shù)和ABA信號級聯(lián)對不同干旱水平的響應

為了闡明GZ-01 砧木對干旱脅迫的耐旱指數(shù)，將嫁接植株暴露于不同的SWC。隨著GZ-01/R和R/R番茄植株的SWC 降低，植物生長受到抑制，并影響植株的生長發(fā)育（圖7-A、B）。然而，與對照R/R 相比，GZ-01/R 在30%、20%和10% SWC 條件下植株生長未受影響，并維持較高的凈光合速率（Pn），而R/R 在30%、20%和10% SWC 條件下，植物的生長被嚴重抑制，尤其在10% SWC 時最為嚴重（圖7-A～C）；在50%、40%、30%和20% SWC條件下，GZ-01/R植株的蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）和氣孔孔徑低于R/R 植株（圖7-D～F）。表明GZ-01 砧木能夠增強土壤中的水分利用率，間接誘導氣孔運動的敏感性，從而增強植株的耐旱性。

圖7 不同生長基質(zhì)含水量砧木對接穗耐旱性的影響Fig.7 Effects of rootstocks with different growth substrate water contents on the drought tolerance of scions

為了進一步確定砧木誘導的ABA 信號在嫁接植物中響應不同SWC 的變化，在嫁接番茄植物暴露于缺水后分析了6 個參與ABA 和/或干旱脅迫響應基因的表達（圖8）。相對基因的表達隨著GZ-01/R 和R/R 植株中SWC 的降低而增加，而在GZ-01/R 接穗葉片中顯著增加。然而，與自嫁接R/R 植株相比，GZ-01/R 接穗葉片ABA 受體基因（PYL1、PYL2）和ABA 轉(zhuǎn)運蛋白基因ABCG22在干旱脅迫過程中被誘導高表達。與R/R植物相比，在10% SWC 條件下，兩種ABA 信號相關基因SnRK2 在GZ-01/R 接穗中被誘導。在輕度缺水條件下（40%和30% SWC），GZ-01/R 植物中典型ABA 依賴基因RAB18的相對表達顯著高于R/R 植物中的相對表達，但在極度缺水（20%、10%）條件下，R/R 植株RAB18基因的相對表達量高于GZ-01/R 植株，且在10% SWC 條件下存在顯著差異。相反，除了10%和20% SWC 條件下的R/R 植株外，ABA 信號的負調(diào)節(jié)因子基因PP2C1表達隨著干旱的持續(xù)而降低，并且在GZ-01/R接穗中比R/R植株低。上述結果表明，GZ-01砧木能夠通過調(diào)節(jié)ABA 依賴性信號級聯(lián)在干旱脅迫下中發(fā)揮積極作用。

圖8 不同干旱脅迫水平下砧木對ABA信號基因相對表達量的影響Fig.8 Effects of rootstocks on the relative expression of ABA signaling genes under different drought stress levels

3 討論

作物野生資源普遍抗病抗逆性較強，因此利用野生資源砧木提高農(nóng)作物抗病抗逆性是一種有效措施與方法。本試驗選用貴州本土半野生番茄GZ-01作為砧木進行嫁接，發(fā)現(xiàn)該方法可以提高植株抗旱性。為了明確GZ-01 提高植株抗旱性的分子機制，本試驗比較了不同嫁接植株在干旱脅迫下的葉片抗氧化能力、氣孔開閉比例、光合速率和蒸騰速率以及ABA 合成相關基因的表達和ABA 含量。結果顯示，與對照植株R/R相比，干旱脅迫下GZ-01/R 嫁接植株氣孔的開閉更靈敏，ABA 含量更高。Niu 等［26］以南瓜作為砧木，黃瓜作為接穗，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫可以增加ABA 的敏感性，從而促進早期氣孔的關閉。另外，Zhang 等［27］報道ABA 可以通過調(diào)控植株葉片氣孔開閉來抵御生物和非生物脅迫。結合上述結果，推測GZ-01 砧木可能通過調(diào)控ABA 的敏感性，從而調(diào)控氣孔開閉，影響蒸騰作用，提高水分利用率，提高植株的抗旱性。

本試驗還發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下嫁接植株GZ-01/R 的凈光合速率高于自嫁接植株R/R，當施用ABA 抑制劑后，嫁接植株GZ-01/R 和自嫁接植株R/R 的凈光合速率并無顯著差異，表明嫁接植株可能通過調(diào)控ABA 合成，從而影響植株的凈光合速率。影響光合速率的因素有很多，尤其蒸騰速率決定氣孔CO2的交換速率，進而影響葉片光合速率［28］。而根壓和蒸騰拉力共同影響蒸騰速率［29］。因此推測，GZ-01 可能通過嫁接方式影響植株的根壓和蒸騰拉力，從而影響植株葉片的CO2同化率和光合作用。

根部是合成ABA 的場所［30］。本試驗測定干旱下嫁接植株GZ-01/R 和自嫁接植株R/R 葉片、根部的ABA 含量，發(fā)現(xiàn)隨著干旱脅迫的進行，植株3個不同部位的ABA逐漸增加，但是在干旱脅迫第6天，根部ABA含量出現(xiàn)異常。推測在干旱早期，隨著ABA 含量逐漸升高，植株對根部出現(xiàn)過高ABA 含量而表現(xiàn)出反饋調(diào)節(jié)，具體原因仍需進一步研究。

植物在逆境環(huán)境下，葉片會累積過氧化物。本試驗檢測了干旱脅迫下，嫁接植株GZ-01/R 和自嫁接植株R/R 葉片NBT 和DAB 染色深淺反應出的H2O2和O2.-含量，結果顯示嫁接植株GZ-01/R 在干旱脅迫下抗氧化能力更強，累積干物質(zhì)更多（圖1-A）。前人研究表明嫁接抗逆砧木能夠提高植株耐旱性，可能與植株活性氧清除能力有關［31-32］。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下的嫁接植株GZ-01/R 葉片NBT 和DAB 染色更淺（圖1），間接反應其H2O2和O2.-積累較少，抗氧化能力更強。

前人研究表明ABA 可以調(diào)節(jié)植物中的抗氧化酶積極參與調(diào)控植株抗氧化反應［33-37］，這與本試驗研究結果一致，即GZ-01/R 葉片中ABA 積累更多，ABA 合成基因NCED2表達更高。推測ABA 信號通路參與調(diào)控植物抗旱性，ABA 可能在減少細胞內(nèi)ROS 積累以及增加抗氧化酶活性方面發(fā)揮部分功能。

先前報道在砧木和接穗之間可能存在miRNA的傳遞現(xiàn)象［38］。Bhogale等［39］通過馬鈴薯（Solanum tuberosum）嫁接試驗表明，miR156是調(diào)節(jié)馬鈴薯發(fā)育的韌皮部移動信號物質(zhì)之一，影響馬鈴薯的植物結構和塊莖形成。Khaldun 等［40］通過枸杞（Lycium chinenseMill.）為砧木與番茄進行遠緣嫁接，發(fā)現(xiàn)遠緣嫁接植物砧木與接穗之間存在miRNA 移動，從而影響植株抗病抗逆性。表明嫁接技術不僅可以改變植株抗病抗逆性，而且可以改變嫁接接穗的生長狀態(tài)、果實大小、形狀、重量，以及某些營養(yǎng)物質(zhì)含量。Li等［41］報道Small RNA 在嫁接組織細胞之間存在局部移動，因此推測本試驗所用GZ-01 砧木材料能夠增強植株抗旱性，可能是通過介導miRNA或 small RNA通過根、莖、葉長距離運輸至接穗組織細胞，參與調(diào)控接穗組織抗病抗逆性，但具體證據(jù)仍需進一步研究。

氣孔的開閉程度對蒸騰作用、光合作用具有重要的調(diào)控作用，關系到作物的水分消耗和產(chǎn)量的形成［42］。Lawson等［43］認為，氣孔導度的降低通常伴隨著葉片中凈光合速率的降低，從而導致WUE 降低或增加，這種變化主要取決于干旱脅迫的嚴重程度和不同物種間的差異。本研究中，GZ-01/R 番茄接穗在干旱脅迫下始終表現(xiàn)出較低的氣孔導度，但是凈光合速率和綜合WUE較高（圖7）。因此氣孔導度的適度降低可以減少水分流失，不會影響用于碳同化的CO2供應，從而導致植物中綜合WUE更高。

4 結論

貴州本土半野生番茄GZ-01砧木能夠提高嫁接植株ABA 合成基因表達和ABA 含量，影響氣孔開閉，調(diào)節(jié)葉片水分蒸騰速率和凈光合速率，最終影響植株抗旱性。