西瓜[Citrullus lanatus（Thunb）.Matsum.&Nakai]是世界范围内广泛种植的具有重要经济价值的蔬菜作物。中国是世界上西瓜产量最大的国家,其产量约占全球总产量的67.6%。硼是植物生长发育必须的微量元素,缺硼将导致植物养分代谢紊乱、生长迟缓。在缺硼的土壤中,如何有效促进硼的吸收和转运对植物生长非常重要,可以通过土壤、叶面补充硼肥或者改变根系形态促进硼吸收从而改善植物的生长状况。嫁接是提高西瓜对土传病害和非生物胁迫抗性的有效措施,已被广泛用于西瓜生产,本课题通过筛选西瓜耐低硼材料,构建嫁接组合,研究了砧木嫁接对硼吸收和转运的生理和分子机制,主要结果如下:1、筛选出适宜西瓜生长的硼浓度和对低硼敏感性具有差异的西瓜材料。以西瓜品种“早佳8424”为材料,采用水培的方法并设置6个硼浓度梯度（0、25μM、46μM、75μM、100μM、150μM）,结果表明与其他浓度硼处理相比,75μM硼处理显著改善幼苗鲜重、干重、相对叶绿素含量、根长、根表面积、根体积和植物组织内硼含量。在西瓜响应低硼的筛选实验中,首先采用3种硼浓度（0.25μM、25μM、75μM）对‘1553’、‘非洲黄子’、‘红小玉’、‘飞红船’、‘万福来’、‘巨峰’、‘早佳8424’和‘早春红玉’8个西瓜材料进行筛选,在此基础上进一步采用2种硼浓度（0.25μM、75μM）对‘万福来’、‘“早佳8424’、‘非洲黄子’和‘巨峰’4个材料进行筛选,结果表明与75μM硼处理相比,低硼（0.25μM）限制了西瓜材料的生长,其中‘万福来’受抑制最严重,表现为根系和地上部生长迟滞,低硼导致‘万福来’对硼吸收和转运受限制,植物组织内硼含量下降;而‘非洲黄子’在低硼条件下表现出很好的耐受性,表现在鲜重、干重、Fv/Fm和根系形态方面,且组织内硼含量显著高于其他基因型西瓜。以上结果表明‘非洲黄子’、‘万福来’分别是低硼耐受型和低硼敏感型西瓜材料。2、采用转录组结合生理测定研究了‘非洲黄子’和‘万福来’在低硼下的响应。低硼（0.25μM）导致‘万福来’干物质积累降低、光合速率下降、根系生长受阻,而‘“非洲黄子”。扫描电镜（SEM）分析表明在低硼条件下‘非洲黄子’花器官发育优于‘万福来’,表现为柱头的雄蕊形状、花粉形态的结构缺陷较少。转录组分析表明,与‘万福来’相比,‘非洲黄子’耐低硼机理与诱导更多的根系（70%）和叶片（44%）差异基因响应相关,特别是硼转运基因（NIP5;1,BOR2）。更多的差异基因富集在过氧化物酶基因（POD）、抗氧化和植物激素信号通路,更高水平的转化酶/果胶甲基酯酶抑制剂家族蛋白（PMEI）和硼转运基因（BOR2）,有助于抑制ROS信号级联,减轻对‘非洲黄子’根系生长的抑制,促进了硼的持续吸收和向地上部的转运。综上研究表明,低硼处理下“非洲黄子”主要是由NIP5;1和BOR2信号网络介导增强了根系硼吸收并促进其向地上部转运,促进生殖器官发育,限制了H2O2在根系中的积累,促进了根系的生长,光合作用增强,从而改善西瓜植株生长发育。3、研究了低硼耐受型西瓜“非洲黄子’作为砧木嫁接对低硼敏感型品种‘万福来’的影响。实验设置两个嫁接组合,1)自嫁（S/S）:低硼敏感型材料‘万福来’,2)不同硼敏感性嫁接材料（S/T）:低硼敏感型材料‘万福来’嫁接到低硼耐受型材料‘非洲黄子’,嫁接西瓜设置两个硼浓度（0.25μM和75μM）处理。结果表明低硼条件下,与S/S处理相比,S/T处理提高植株干重、根系重量、根尖数和根系活力,具有更高的抗氧化酶活性,降低根系和叶片中H2O2含量,通过上调西瓜硼转运基因（Cla.NIP5;1、Cla.NIP6;1、Cla.BOR1、Cla.BOR2）促进低硼条件下硼吸收和对组织及细胞壁供应能力。FTIR分析表明与敏感型材料‘万福来’自嫁（S/S）处理相比,S/T嫁接材料处理减轻细胞壁中蛋白质结构破坏和蜡质积累,表现为醛酸含量、纤维素含量较低,细胞壁相关基因（Cla.XTH27）表达较高,有助于改善细胞壁结构和植物整体生长情况。上述结果表明不同硼敏感性嫁接材料（S/T）上调硼转运基因（Cla.NIP5;1、Cla.BOR1和Cla.BOR2）表达,促进硼吸收,增强B-RG-II复合体稳定性,降低细胞结构损伤,最终减轻活性氧积累,增强了对低硼的耐受性。4、以‘青研1号’南瓜作为砧木,‘早佳8424’为接穗进行嫁接,以西瓜自嫁为对照,研究不同嫁接组合对不同浓度硼（0.25μM、25μM、75μM）的响应。25μM硼处理下,与西瓜自嫁相比,南瓜砧木嫁接提高叶片叶绿素含量、胡萝卜素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和硼积累水平,上调叶片和根系中硼转运基因NIP5;1、NIP6;1、BOR2表达,下调叶绿素降解基因（NOL）,而且南瓜砧木嫁接通过降低H2O2和MDA含量,下调表达PDCD2-1、PDCD2-2基因减轻氧化胁迫和细胞损伤。南瓜砧木嫁接西瓜通过上调SOD1、SOD2、CAT2-1、CAT2-2基因增强抗氧化酶活性。上述结果表明南瓜砧木通过上调水通道蛋白（NIP5;1、NIP6;1）和硼转运蛋白（BOR2）,抑制活性氧级联信号,提高SOD、CAT活性,增强硼吸收提高植株耐缺硼能力。