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在生产上,柑橘的缺硼现象十分普遍。选择对缺硼耐受能力较强的砧木种类或接穗品种,是矫正柑橘缺硼的常见措施之一。本课题组的前期研究表明,在常见的柑橘砧木种类中,以枳橙[Citrus sinensis(L.)Osb.×Poncirus trifoliata(L.)Raf.]耐缺硼能力最强(硼高效),以枳[Poncirus trifoliata(L.)Raf.]对缺硼最为敏感(硼低效);在众多的脐橙品种中,以‘奉节’脐橙[Citrus sinensis(L.)Osb.cv.Fengjie-72]耐缺硼能力最好(硼高效),以‘纽荷尔’脐橙[Citrus sinensis(L.)Osb.cv.Newhall]对缺硼最为敏感(硼低效)。然而,生产上栽培的柑橘几乎都是嫁接树,但有关不同柑橘砧穗组合硼效率差异的机理尚不清楚。为此,本文采用砂培和水培法,研究了不同柑橘砧穗组合及砧木硼效率差异产生的生理机理,并初步探讨了其可能的分子机制,试图为柑橘硼营养理论及生产上硼养分资源的综合管理提供参考。主要结果如下:1.不同硼效率柑橘砧穗组合的生理差异为了调查不同硼效率柑橘砧穗组合对缺硼响应的生理差异,以硼高效的接穗‘奉节’脐橙和砧木枳橙、硼低效的接穗‘纽荷尔’脐橙和砧木枳为试材,嫁接形成4个柑橘砧穗组合(纽荷尔/枳、奉节/枳、纽荷尔/枳橙和奉节/枳橙),分析了各个砧穗组合在硼足量(0.25 mg/L)和缺硼(0.001 mg/L)条件下砂培处理300天后的干重、硼和不同形态硼、其他矿质元素、有机酸、糖醇类物质等的差异。结果表明:在缺硼条件下,奉节嫁接株芽和叶的硼含量显著高于纽荷尔嫁接株;与纽荷尔相比,奉节嫁接株叶片的硼分配率下降较少,但根硼分配率下降较多。当供硼受限时,枳橙纽荷尔接穗茎的硼分配率(24%)高于其他组合(17-19%)。不同柑橘砧穗组合的硼效率与各器官硼含量比值存在一定相关。在缺硼处理中,枳橙嫁接株叶片的可利用态硼(自由态硼和半束缚态硼;36%)比例显著高于枳嫁接株(29%),但奉节嫁接株根的可利用态硼比例(22%)显著低于纽荷尔嫁接株(28%)。这些结果说明,硼高效的砧木主要通过提高接穗叶片的可利用态硼的比例来增强整株对缺硼的适应,硼高效的接穗则以根部可利用态硼的减少为代价来提高接穗自身叶片的硼含量。此外,缺硼引起了硼高效的枳橙奉节脐橙叶片肌醇、苹果酸和柠檬酸及锌含量的显著下降。2.不同硼效率接穗对枳砧根尖转录水平的短期缺硼效应为了阐明不同硼效率柑橘接穗对缺硼响应的分子差异,将硼高效的接穗‘奉节’脐橙和硼低效的接穗‘纽荷尔’脐橙分别嫁接到硼低效的砧木枳上,在水培条件下进行缺硼处理,分别在缺硼0 h、12 h和24 h采集植株的新根和叶片,测定了其不同形态硼和总硼含量,利用RNA-seq技术初步分析了枳砧根尖转录水平的变化。结果表明:缺硼12 h后两种砧穗组合根中的可利用态硼和总硼含量均显著下降,24 h后细胞壁硼含量也开始显著下降;但仅有纽荷尔叶片的可利用态硼含量在缺硼12 h显著减少,总硼在缺硼24 h开始下降。根尖的RNA-seq分析表明,缺硼处理24 h共导致1913条基因差异表达。利用GO功能分类表明,缺硼对枳砧根尖的20个生物学过程、11个分子功能和12个细胞组分代谢途径造成了显著影响。进一步筛选发现,缺硼早期主要造成了9个MIP家族基因、103个细胞壁代谢相关基因和51个胁迫相关转录因子的差异表达,并且不同硼效率接穗对砧木差异表达基因有显著影响。3.不同硼效率砧木对低硼胁迫响应的生理差异和缺硼临界浓度以硼高效的枳橙和硼低效的枳为材料,用7个硼浓度(0,0.0005,0.001,0.0025,0.005,0.01和0.25 mg/L)在砂培条件下处理155天后,调查了枳橙和枳对低硼胁迫响应的生理差异并估算了它们的缺硼临界浓度。与硼足量(0.25 mg/L)处理相比,低硼处理显著减少了植株高度、单个叶面积、总根长和根表面积、干重、总硼和不同形态硼的含量。无论缺硼与否,根部硼含量在枳和枳橙之间都没有差异;但枳橙地上部叶片总硼含量在低硼胁迫时下降幅度明显小于枳。与枳相比,低硼处理的枳橙叶片可利用态硼比例降幅较小,束缚态硼比例上升也较小。此外,枳橙较枳具有更高比例的半束缚态硼和长根。这些结果说明在低硼条件下,枳橙可能具有更强的硼吸收、运输和利用能力。枳橙和枳叶片的缺硼临界浓度分别为11和17 mg/kg DW,而营养液的临界值分别为0.0031和0.0023 mg/L。我们推测,半束缚态硼可能在柑橘耐受缺硼胁迫中扮演一个“关键性硼储藏库”的作用。4.靠接枳橙对枳砧纽荷尔硼吸收的影响将枳橙靠接在1年生的枳砧纽荷尔嫁接株上,在缺硼处理15个月后对缺硼植株重新供应低硼35天,用10B同位素来调查靠接脐橙硼的吸收特征,并用分根法评价靠接砧木对不同部位硼吸收的贡献情况。当对缺硼株重新供应低硼时,靠接株新叶、新梢和老叶从营养液中新吸收硼的比例和总硼含量高于未靠接株。相反,靠接株原始砧木根的硼含量却低于未靠接株。与硼足量处理相比,在低硼条件下靠接砧木对接穗硼吸收的贡献率更高,而对砧木的贡献率较低。这些结果说明,在低硼条件下,对缺硼枳砧脐橙靠接硼高效的枳橙能够促进植株对硼的吸收,提高接穗幼嫩器官硼的含量,从而增强整个植株对缺硼的耐受能力。