嫁接植物砧木與接穗互作機理研究進展

郭華軍

(山西農業大學 農學院， 山西 太谷 030801)

嫁接技術作為廣泛應用的無性繁殖方式之一，可顯著增強植物對逆境脅迫的適應能力和病蟲害的抵抗能力，改進株型，使優良栽培品種短時間內得到擴繁，并有效提高產品的產量和品質。嫁接能有效保持母本的優良性狀，已成為良種化生產的重要環節。嫁接技術已被廣泛應用于農林業領域的擴繁、新品種選育、品種改良等方面，其研究水平也從宏觀逐漸發展至微觀,對嫁接機制的研究目前已取得階段性成果[1]。選擇優良的砧木是培育優良植物的重要環節，目前生產上所用砧木多系野生或半野生類型，具有較強且廣泛的適應能力，如抗寒、抗旱、抗澇、耐鹽堿、抗病蟲等。因此開展砧木與接穗間相互作用機制的研究，對于科學選擇砧穗組合具有重要意義。筆者從水分和礦質離子、有機物和抗氧化酶、激素作用、基因調控和表觀遺傳學等方面綜述了砧穗互作的研究現狀，以供后續相關研究參考。

1 砧木對接穗水分和礦質離子營養利用的影響

選擇砧木時常選用根系發育良好、抗性強的品種或近緣物種。砧木根冠比大、吸收能力強，能有效提高水分的吸收效率及對芽的供水量，還能促進營養元素的攝取、易位和同化，從而提高使用效率。薛亮等[2]研究表明，與自根苗相比，甜瓜嫁接苗的氮利用量增加5.2%，果實的氮利用率提高20.9%。韓曉燕[3]研究表明，嫁接增加黃瓜幼苗傷流液中K+、Ca2+、Mg2+含量，顯著提高黃瓜幼苗的前期長勢，嫁接植株產量顯著高于自根苗。嫁接植株耐鹽性主要取決于砧木[4-5],而不是接穗[6]。嫁接苗對根部Na+、K+向上運輸具有選擇性，通過減少地上部分Na+含量和Na+/K+比值提高植株的耐鹽性[7-9]。嫁接植株的抗旱性也主要取決于砧木，且砧木的抗旱性可以傳導給地上部[10-11]。嫁接植株低溫弱光耐性明顯強于自根植株[12-13]。對蘋果、葡萄、柑桔、梨和核桃等的研究發現，砧木通過調節水分、營養物質和生長調節物的運輸影響接穗的生長發育、對逆境脅迫的適應能力和抗病蟲害能力[14-18]。王怡玢[19]對嫁接蘋果的研究發現，富士(Fuji)/M9-T337的葉片與短枝頂芽中的N、P、K含量均顯著高于富士扦插苗，M9-T337矮化砧木對富士蘋果各項生長指標的降幅達28.9%～74.5%，明顯減弱了樹勢，縮短了幼樹成形時間。接穗對砧木生長的影響相關研究報道較少。周開兵等[20]研究了柑橘接穗對砧木生長、根系活力的影響結果表明，Swingle枳柚和紅桔+粗檸檬的砧木直徑易受接穗影響，接穗顯著影響砧木根系體積；一般情況下，嫁接后砧木根系活力低于未嫁接砧木，或與其差異不顯著[21]。焦妍妍[22]的研究表明，鉀高效基因型西瓜“勇士”作為接穗可以促進鉀低效基因型西瓜“早佳8424”根系的生長和鉀吸收能力；反之，以“早佳8424”作為接穗降低“勇士”根系的生長和鉀吸收能力，這種反饋在低鉀脅迫下表現得更明顯。郭學民等[23]以毛桃(P.persica)為砧木,“21世紀”桃為接穗嫁接后發現,接穗能使砧木根系導管分子的類型與直徑發生改變，進而對營養的吸收和運輸產生影響。

2 砧木對接穗有機物含量和酶活性的影響

砧木嫁接可影響植株的抗熱性能，這與植株中一系列生理代謝活動有關。韓曉燕[3]在黃瓜嫁接研究中發現，嫁接后果實中含水量、可溶性糖含量無差異，可溶性蛋白、游離氨基酸含量增加，Vc含量降低；葉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)活性較高，抵御溫度脅迫的能力更強。嫁接增強了黃瓜幼苗葉片的凈光合速率，顯著提高了PSⅡ中用于光化學效率的傳遞電子數量、黃瓜幼苗葉片的氣孔導度和蒸騰速率，具有更高的根系活力及氣體交換能力，這與范雙喜等[24]的研究結果一致，但葉片中抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性明顯提升。陳晨[25]研究發現，嫁接番茄苗葉片和果實中谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酸脫氫酶(GDH)的活性顯著高于自根苗，蛋白氮、游離氨基酸態氮、全氮、硝態氮、銨態氮含量也顯著提高，說明嫁接通過提高植株氮代謝酶活性而提高對無機氮的吸收利用效率，促進番茄體內的氮同化及有機氮的合成；葉片中蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、酸性轉化酶(AI)、中性轉化酶(NI)活性變化趨勢相似；除以上表現外，有的嫁接苗果實中可溶性糖、番紅素含量顯著提高，不同砧木表現不同。對茄子、黃瓜、甜瓜以及菊花的研究發現，某些植株還可以增加體內乙酰水楊酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)等抗氧化物質的含量[26-28]。賈梯[29]的研究發現,嫁接砧木對接穗矮化作用越明顯，葉片柵欄組織越厚，進而影響光合作用。

在嫁接苗抗鹽性能方面，有研究認為嫁接苗葉片光合特性參數、保護酶活性、滲透調節物質含量提高，而電解質滲漏率和丙二醛含量降低的多種表現均與抗鹽有關[30-33]。而劉正魯等[32]認為,嫁接苗的抗鹽性是由于保持較快的抗壞血酸谷胱甘肽氧化還原系統循環的原因。部分學者研究認為鹽脅迫下嫁接苗葉片中多胺含量、根系中腐胺和精胺是植株抗鹽的重要特征物質或重要的抗鹽相關物質[34-37]。

關于接穗對砧木的有機物成分和抗氧化酶的影響，王淑杰等[21]通過對幾個葡萄主栽品種的研究表明,嫁接苗根系POD活性明顯高于自根苗，可溶性糖和可溶性蛋白含量明顯低于自根苗。周開兵等[20]研究表明,柑橘嫁接后砧木POD和SOD活性低于未嫁接砧木，或與其差異不顯著,但存在接穗促進根系過氧化氫酶(CAT)活性升高的現象。由此推測，受接穗的影響，砧木生理活性下降，其抗逆性可能也有所下降。

3 砧木對接穗激素類物質合成的影響

嫁接影響植株中激素類物質的合成。齊紅巖等[38]研究發現，嫁接甜瓜根中具有促進生長發育功能的激素(ZT，GAs)含量增加，而脫落酸(ABA)的含量下降，從而使莖蔓生長快，葉片數增多，植株粗壯。KATO等[39]對茄子嫁接苗與自根苗傷流液中激素含量的研究表明，嫁接苗細胞分裂素含量的高低取決于砧木種類，砧木“VF”的3個品種茄子嫁接苗傷流液中，其含量均明顯高于自根苗；而無論何種砧木與3個茄子品種嫁接后，傷流液中赤霉素和生長素含量均較自根苗高。韓敏40]研究認為，砧木可能通過影響接穗中IAA和SA的信號轉導途徑來影響其耐冷性，接穗則可能通過影響砧木的ET、CK和ABA信號轉導途徑來影響其耐冷性。接穗影響砧木激素含量的研究中，焦妍妍[22]的研究表明，鉀高效基因型西瓜“勇士”作為接穗可以促進鉀低效基因型西瓜“早佳8424”根系的ABA和IAA內源激素水平；反之，以“早佳8424”作為接穗則降低“勇士”根系ABA和IAA內源激素水平，這種反饋在低鉀脅迫下表現得更明顯。

在嫁接親和性研究中，多數研究表明IAA在嫁接口愈合過程中發揮了決定性作用。MELNYK等[41]認為，擬南芥嫁接口愈合過程中韌皮部重連先于木質部重連,這是因為接穗中的IAA通過ALF4(aberrant lateral root formation 4)刺激生長素受體TIR1/AFBs (transport inhibitor response 1/auxin signaling F-box)和AXR1(auxin-resistant 1)，進而激活Aux/IAA-ARF(aux/IAA-auxin response factor)響應，最終使韌皮部重連；研究還發現，相比于IAA，CTK和ETH對于擬南芥接口愈合中韌皮部重連的作用微弱，這可能是因為嫁接愈合過程復雜，對植物激素的需求也因組織而異。ASAHINA等[42]認為，子葉合成的GA及來自砧木的微量元素對黃瓜和番茄切開的莖部愈合是必需的，并且外源GA可以緩解因嫁接摘除子葉造成的莖部愈合緩慢現象。另有研究[43]表明，創傷反應還可誘導植物激素促進接口愈合,創傷誘導的乙烯和茉莉酸分別通過調節ANAC071(Arabidopsis NAC domain containing protein 71)和RAP2.6L(At5g13330)轉錄因子的表達來調節生長素響應，促進上下界面的愈合。殷昊[44]通過使用生長素特異響應植株DR5:GUS進行了擬南芥嫁接研究表明，生長素對于接口部位維管組織的重新連接具有重要作用，乙稀以及茉莉酸很可能在接穗和砧木之間的細胞間通訊過程中相互協同，在細胞間通訊網絡的重建過程中發揮功能。另外，植物激素還可能通過影響砧木和接穗維管束橋形成的時間和數目調控植株的發育[45]。

激素不僅影響嫁接組合發育，也影響接穗的生長勢和樹形，該方面報道較多，是研究熱點之一。生長素和細胞分裂素含量及比例會影響枝條類型構成[46]。植物內源激素的平衡是調控樹形的重要因素之一[47]，王磊[48]通過對不同株型桃樹枝葉內源激素不同時期的監測發現，7月時垂枝型枝條上側GA、IAA、ZR含量明顯高于下側，而ABA含量為枝條上側低于下側，從而使其生長速度低于中部上側，枝條發生彎曲。還有一些激素如獨角金內酯、赤霉素可能是通過調控頂端優勢控制植物株型[49]。因此砧木對接穗激素水平的影響帶來了顯著的效果。王麗琴等[50]認為，蘋果緊湊型品種和矮化型品種具有不同的激素調節機制,GA、CTK在緊湊型品種矮化中起重要作用，而矮砧的矮化可能與IAA密切相關。王怡玢[19]的研究發現，受M9-T337矮化砧木的影響，富士蘋果Fuji/M9-T337中IAA在砧木韌皮部發生積累，其他內源激素在Fuji/M9-T337中的含量也受其調節。一般認為激素對植物生長的影響不是單一分裂的，(CTK+IAA+GA)/ABA值越低，樹體矮化性越明顯，反之則越喬化。張寶娟等[51]研究發現，富士蘋果不同砧穗組合的樹體中內源激素含量與其易成形性有一定關聯，并證明主要是IAA、ZR和GA3等在這一過程中發揮了重要作用。張東等[52]以蘋果生產上8種常見砧穗組合為材料，發現不同砧穗組合的幼樹在分枝數、短枝比例上均有一定差異。ZHOU等[53]研究了黃瓜嫁接體中的細胞分裂素的作用，發現細胞分裂素從砧木運輸到接穗后促進了葉綠體的合成，同時降低其木質部的ABA含量。激素在花芽分化、成花機理及花芽性別分化方面的作用已為人們所熟知，研究報道較多的激素類物質主要為CTK、GA和ABA[54]。嫁接可能通過影響接穗中激素物質的合成而影響其生殖生長。官春云[55]發現，已春化的油菜砧木上嫁接未春化的接穗，植株仍然會開花，該現象是由于已春化砧木內源赤霉素含量高且傳遞給接穗所致。傅遠志等[56]也認為，嫁接植株開花結實效應高于自根植株，是因為嫁接能促進接穗GA3等激素水平的提高。張東等[52]以蘋果生產上8種常見砧穗組合為材料，發現不同砧穗組合的幼樹在花芽數上有一定差異。張寶娟等[51]研究發現,不同砧穗組合的樹體中內源激素含量與其早花性有一定關聯，并證明IAA、ZR和GA3等在這一過程中發揮了重要作用。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，營養生長與生殖生長得以更好的平衡，促進了花芽形成。莖中IAA在砧木韌皮部發生積累，其他內源激素在Fuji/M9-T337中的含量也受其調節。(CTK+IAA+GA)/ABA值越低，樹體矮化性越明顯，反之則越喬化。一般認為GAs在多年生木本植物中對成花誘導有負調控作用，所以IAA和GAs含量降低，促進了花芽分化。閆樹堂等[57]以3種不同矮化中間砧(B9、M26、SH38)紅富士蘋果為試驗材料，研究幼果發育期間果實內源激素(IAA、GA3、ZR 和ABA)含量的變化，結果表明：不同矮化中間砧不會改變紅富士蘋果果實發育初期內源激素(ABA 除外)總體變化趨勢，但中間砧為B9、M26的幼果中IAA、ZR、GA3含量大部分時期比SH38中間砧的高。徐勝利等[58]認為，嫁接果實中GA與ABA顯著低于自根處理，進而對伽師瓜的糖積累與代謝造成影響。LOPEZ-GALARZA等[59-60]則認為，嫁接番茄的品質差異可能與砧木根系調控植株激素的合成和礦質元素的吸收有關。

4 砧木對接穗的基因調控及表觀遺傳學范疇的影響

激素作為調控因子，其調控作用往往與基因的轉錄活性直接關聯，眾多研究表明，激素與信號轉導和基因調控密不可分。陳哲[61]利用RNA-Seq技術分析了荔枝不同親和性組合愈合處愈合過程中基因表達譜的變化，篩選出與嫁接親和性相關的途徑有信號轉導途徑、IAA合成和IAA信號相關途徑以及木質素合成途徑。殷昊[44]研究發現，擬南芥在嫁接后第2天其生長素的分布發生了很大變化，在接穗和砧木的接口附近出現生長素的積累，此時尚未形成新的維管束；同時發現，從芯片數據得到的差異表達基因中，屬于糖轉運家族的SWEET15(AT5G13170)基因的表達量在所有上調基因中變化最大，推測蔗糖可能起到引發信號分子的作用。SAUER等[62-63]則認為切口損傷誘導了生長素受體蛋白PIN1基因表達量上升，導致PIN1在細胞中的分布極性發生改變。何文[64]分析了3個蜜柚嫁接組合在不同發育時期的基因轉錄水平，獲得與細胞分裂素、鐵運輸、光合、生長素、脫落酸、赤霉素途徑相關的差異基因和一個未知功能的基因，發現轉錄因子CgWRKY27啟動子中包含ABA響應元件，啟動子中還包含乙烯和茉莉酸甲酯響應元件，認為CgWRKY27可能是枳砧“紅綿蜜柚”嫁接不親和關鍵調控轉錄因子，并提出了嫁接不親和機理的簡易模型[64](圖1)。

WRKY家族基因參與植物不同激素信號通路，通過調控相關基因來響應或調控植物激素信號。如WRKY基因通過調控靶基因轉錄效率使植物對各種生物/非生物脅迫產生應激反應[65-67]。王怡玢[19]發現富士蘋果嫁接苗Fuji/M9-T337中與激素有關基因在根系和葉片各個時期的表達量普遍介于Fuji和M9-T337扦插苗之間。IAA的含量與MdYUCCA10a基因(MdYUCCA10a是IAA合成的限速酶，能將吲哚-3丙酮酸轉化為IAA)的表達量存在著明顯的對應滯后性關系，GAs含量與MdGA20ox基因(GA合成相關基因)的表達量也存在著明顯的對應滯后性關系。說明砧木通過影響激素合成相關基因，改變接穗中的激素含量。另外還發現，頂芽中的成花誘導途徑整合因子MdSOC1和MdFT及其下游基因MdSPL9、蔗糖合成相關基因MdTPS1和MdTPS2以及糖代謝相關基因MdSUSY1的表達量較Fuji扦插苗均有增加。安娜[54]利用RNA-seq測序技術分析了長富2號/M9嫁接苗嫁接口上、下10 cm處韌皮部的轉錄組，發現差異基因主要涉及光合、代謝、糖酵解、碳固定和果糖代謝等生物學過程，差異基因中的轉錄因子大部分屬于MADS-box家族蛋白，暗示MADS-box家族蛋白通過嫁接參與蘋果接穗成花調控中發揮重要作用；qRT-PCR結果表明生長素原初響應基因Aux/IAA家族成員MdIAA22(MD09G1202300)和MdIAA51(MD17G1183500)在嫁接口下10 cm處韌皮部的表達量顯著低于嫁接口上方，說明其具有通過嫁接參與接穗性狀調控的重要作用。

砧木影響接穗的生理代謝和生長、生殖，接穗表現出部分砧木的生理特征或二者的中間性狀，而且這種性狀在嫁接苗后代個體中可以遺傳若干代，說明嫁接能產生可遺傳的變異，且變異具有趨砧性[68-69]。但是這種遺傳變異并不是砧木和接穗之間發生了核基因組水平交流導致的。研究者僅發現番茄和茄子異種嫁接接合部細胞染色體數目和倍性發生了變化，產生了非整倍體和多倍體細胞(2n=40，48，84)，接合部組織出現了砧木和接穗沒有的特征帶和親本特征帶丟失，更遠距離的核基因的交流還未見報道[69]。王燕[70]通過small RNA測序在嵌合體的榨菜回復系(rTTT) 植株中檢測到了紫甘藍親本特異的小RNA，說明小RNA類遺傳信號物質能在植物細胞之間移動，不同譜系細胞間遺傳信號物質的交流可能是誘導嫁接變異產生的重要原因之一。

基于以上認識，人們自然把目光集中于表觀遺傳學研究。實際上許多植物激素的信號分子編碼基因同時也是miRNA的靶標基因。在擬南芥中，已經鑒定出23個ARF(auxin response factor)轉錄因子家族成員，具有miRNA互補位點的ARF基因至少有5個，其中ARF10、ARF16和ARF17是miR160的靶基因，ARF6和ARF8是miR167的靶基因[71]。miR160通過調控ARF10和ARF16的表達影響擬南芥根冠細胞的形成，miR160與ARF10還參與生長素和脫落酸對種子萌發的調控[72]。AIDA等[73-75]等發現miR164的靶基因編碼NAM/ATAF/CUC(NAC)結構域轉錄因子，包括NAC1、CUP-SHAPED COTYLEDON1(CUC1)、CUC2和ORESARA1(ORE1)等，NAC轉錄因子參與傳遞生長素信號，促進側根生長，調控莖端分生組織的發生，調控細胞的老化死亡。反過來，很多轉錄因子通過控制基因的轉錄開關或表達量，參與到激素信號轉導通路中，由此形成復雜的調控網絡，實現對生理活動的精確控制。如荔枝LcWRKY1通過調控LcAOX1a的表達調控ABA的合成，進而影響果實成熟[76]。某些WRKY作為正向調節因子參與到ABA介導的耐旱反應，而某些WRKY則是種子萌發的負調節因子[77]。香蕉MaWRKY1和MaWRKY2同時參與了MeJA途徑的調控[78]、金柑FcWRKY40參與了ABA信號通路的調控[79]、葡萄VqWRKY52調控SA途徑[80]、蘋果MdWRKY9參與了BR途徑調控[81]。

microRNA在嫁接苗中也調控植物對非生物脅迫的應答。李超漢[82]研究表明：黃瓜嫁接苗與南瓜嫁接苗中75%的已知miRNA的表達發生顯著變化。熒光定量PCR發現10條已知miRNA、16條新miRNA以及19條靶基因的表達均發生了顯著變化，說明miRNA及其靶基因能響應嫁接；同時發現miRNA參與黃瓜嫁接苗應答干旱脅迫、鹽脅迫、缺氮或缺磷脅迫。與自根苗相比，多數靶基因的表達在黃瓜嫁接苗的葉片和根以及南瓜嫁接苗的根中下調，而在南瓜嫁接苗的葉片中上調，暗示了黃瓜嫁接苗和南瓜嫁接苗抗性的提高可能歸因于某些靶基因的下調表達。徐媛媛[83]研究發現，與實生苗相比，嫁接到資陽香橙和飛龍枳的錦橙葉片中與植株生長、葉片發育和激素信號轉導相關的miR159、miR164、miR156、miR393的表達上調，表明嫁接可能影響接穗中與植物生長發育和脅迫應答相關的基因表達。安娜[54]構建了嫁接與不嫁接蘋果中6個組織部位的small RNA文庫，鑒定并篩選出砧穗間差異表達的miRNAs及其靶基因，初步提出mdm-miR156-MdSPLs、mdm-miR171-MdAP2、mdm-miR172-MdAP2、mdm-miR159-MdMYB等參與嫁接蘋果成花調控的分子網絡，隨后又構建嫁接蘋果頂梢、韌皮部、幼果和根尖的RNA-seq文庫，篩選鑒定了砧穗間差異表達的lncRNA及其靶基因，發現3個參與砧穗間成花分子調控網絡的lncRNA，進一步篩選獲得目標分子MdAGL24的上游調控因子和互作蛋白，利用轉基因番茄驗證MdAGL24基因功能，最后構建了以MdAGL24為核心、由miRNAs和lncRNAs參與形成的蘋果矮化砧木通過嫁接影響接穗成花的分子調控網絡(圖2)。

RNAi干擾技術為進一步研究嫁接植株中信號分子的傳遞和運輸提供了有力手段。通過RNAi干擾技術，李明等[84-85]研究表明，無論用RNAi型植株作為砧木或接穗，DEX誘導產生的基因沉默信號均能導致相應野生型擬南芥接穗或砧木KatB和KatC的mRNA的減少，說明基因轉錄后沉默信號可以通過嫁接面在擬南芥體內雙向傳遞。ZHAO等[86]將構建的李屬壞死環斑病毒短發卡結構的RNA干擾載體轉入櫻桃砧木，再將非轉基因的甜櫻桃嫁接其上，最后在非轉基因接穗上檢測到干擾載體產生的小RNA，證實小RNA可以在木本植物的砧木和接穗之間長距離(1.2 m)轉運。徐媛媛[83]通過分析嫁接錦橙與實生苗RNA測序結果，篩選到一些嫁接后表達差異顯著的miRNA，用qRT-PCR驗證其的表達發現，miR395和chrUn_35093有可能在砧穗間轉移。焦妍妍[22]在鉀高效基因型西瓜“勇士”和鉀低效基因型西瓜“早佳8424”響應低鉀的miRNA基因及其對應的靶基因表達量分析中發現，miRNA156a和miRNA395b可能是嫁接西瓜接穗對砧木鉀吸收關聯的長距離運輸miRNA。

小RNA分子運輸機制的研究方面，LUCAS等提出了小RNA分子傳遞是通過基于大分子物質的非細胞自治途徑(Non-cell Autonomous Pathway, NCAP)模型，在此模型中，RNA前體在細胞核中轉錄，通過核孔運輸到細胞質中，與一些特定的非細胞自治蛋白(Non-cell Autonomous Pathway Protein,NCAPP)相互識別并結合形成RNP(RNA-PROTEIN)復合分子，一部分RNA進入內質網進行蛋白質合成，另一部分RNP復合體結合胞間連絲處的載入蛋白后，胞間連絲根據蛋白復合體的大小調節自身的排阻限(Size Exclusion Limit，SEL)，使復合體通過胞間連絲由伴胞到達篩管；進入篩管后隨韌皮部汁液集流由源至庫進行運輸。當到達合適的庫時，由一些特異的庫篩管識別蛋白將復合體進行分配卸載，經過一個類似的監控區域(Surveillance Field，SurF)后，復合體到達目標庫組織(根、莖、葉的頂點或其他的發育組織)，進而發生一系列的如沉默靶基因、RNA的降解、翻譯成蛋白質等生物過程，調節植物的生長發育[87]。

內源非編碼的小RNA (siRNA)與CmPSP1(Pimpkine Phloem snall RNA binding protein 1)蛋白結合后可在細胞間擴散，再經維管組織長距離運輸實現系統性RNA沉默[88]。特異內源mRNA(如PFP-LeT6和CmNACP mRNAs)在韌皮部產生，在細胞間擴散，而后局部或系統性運輸，與蛋白CmmPP16、CmRBP50結合成核糖核蛋白復合體，調控RNA進入特定靶位，直接控制基因表達或運輸至目的組織[89]。利用南瓜韌皮部汁液以及嫁接試驗發現，某些小RNA分子能夠與一個韌皮部蛋白(Phloem Small-RNA Binding Protein 1, PSRP1)結合形成RNP復合體[90]，并且這個復合體受韌皮部蛋白激酶PSRPK1引發的磷酸化調控，使得其結合穩定性增強，隨著韌皮部液流進行遠距離傳遞[91]。很多擬南芥嫁接實驗和煙草嫁接實驗都證明siRNAs能夠通過韌皮部到達比較遠的組織，進而與靶基因結合引起相關組織的轉錄水平基因沉默或轉錄后基因沉默。成熟的miRNAs具有和siRNAs—樣的傳遞機理[92-93]。部分可運輸的小RNA分子具有一定的序列特異性。馬鈴薯POTH1基因的mRNA3’-UTR區二級頸環結構上富含CUCU區段能與StPTB6(RBP50同源基因)結合，可進行遠距離傳遞。在南瓜中多聚嘧啶結合蛋白(PTB)能夠識別結合這一區域并且輔助mRNA的遠距離傳遞[94-96]。擬南芥GAI的mRNA分子二級結構頸環臂區域具有較強的移動能力[97]。段續偉[87]鑒定了一個可以在杜梨韌皮部遠距離傳遞的mRNA分子，將其基因命名為PbWoxT1，該基因在韌皮部篩管伴胞中表達較強。在鴨梨/杜梨嫁接植株內，PbWoxT1 mRNA能夠通過韌皮部進行雙向傳遞。并且發現多聚嘧啶結合蛋白(PTB)PbPTB3在杜梨莖部伴胞中表達強烈，能夠促進PbWoxT1在嫁接體系中傳遞量和傳遞率的增加。

嫁接還影響DNA的甲基化。嫁接可提高葫蘆砧西瓜嫁接苗幼苗期和開花期的全甲基化水平，但明顯降低了半甲基化水平。嫁接對西瓜接穗甲基化水平的影響大于對砧木的影響，對開花期DNA甲基化狀態改變的影響最大，嫁接導致的甲基化狀態改變方式主要為未甲基化與全甲基化狀態之間的改變[98]。毛常麗[99]用MSAP方法對3個橡膠樹品種IAN873、GT1、RRIM600嫁接前后砧木的甲基化水平分析表明，砧木嫁接后發生甲基化變化，模式變化主要以半甲基化與無甲基化間的相互轉換為主，而由半甲基化轉化為全甲基化或者由全甲基化轉換為半甲基化的很少，全甲基化與無甲基化間的轉換居中。但周貝貝[100]對不同嫁接組合核桃樹新梢韌皮部組織全基因組DNA甲基化分析未發現二者甲基化水平上有差異，而是改變了接穗DNA甲基化位點等遺傳信息，其中部分變化影響了參與光合作用和呼吸作用的相關基因，因此造成核桃生長勢的差異。最新研究表明，DNA甲基化等表觀遺傳修飾可能是由于差異表達的small RNA調控了DNA甲基化模式的改變，從而改變了接穗基因表達活性，并且可以遺傳給后代。曹麗雯[85]對榨菜野生型與榨菜與紫甘藍嫁接嵌合體自交后代(GS1、GS3和GS5)進行small RNA測序和MSAP分析發現，GS1群體發生了廣泛的DNA甲基化模式的變異，其中31.58%的DMFs(differentially methylated fragments)能至少穩定遺傳5代，而剩余的68.42%的DMFs隨著連續自交可逐漸回復。嫁接誘導的DNA甲基化變異主要發生在轉座子和編碼基因的外顯子區域，其中包括提早開花基因和赤霉素調控基因；通過對DMFs的定量分析發現，嫁接誘導的DNA甲基化變異很可能會引起表型變異。將差異siRNAs與DMFs進行匹配發現，嫁接導致siRNA的表達量發生顯著改變，且部分差異表達的siRNA可能通過RdDM途徑調控CHH甲基化模式的改變，從而改變基因表達活性，并可遺傳給后代。基因表達水平在GSn中的變化規律也與嫁接誘導的變異表型的遺傳規律一致，即穩定遺傳與回復同時存在。

5 展望

砧木與接穗的互作機理涉及植物生長發育各個方面，激素作為植物生理代謝的主要調控因子，其作用機理研究已取得很大進展，但因植物種類的獨特性和多樣性，以及多種激素之間相互作用的復雜性，其在不同植物砧穗互作中的作用機理研究仍待深入。小RNA在砧穗互作中的作用已成為近年研究的熱點。lncRNA分子在成花調控方面的作用為互作機理研究提供了新思路。但有關小RNA分子的裝卸機制、可運輸的小RNA分子序列特異性、小RNA分子是否必須和蛋白質或其他分子結合、siRNA分子除通過RdDM途徑調控DNA甲基化模式外，是否可引發其他遺傳模式的改變需要深入研究，有可能成為將來的研究熱點。