核桃作为重要的珍贵木材和坚果树种，在世界范围内广泛种植。目前我国主栽品种为早实类型，由于进入盛果期早、结实量大，极易造成早衰和感病，已成为核桃产业的瓶颈性问题。
中国林业科学研究院研究员裴东课题组联合东北林业大学大学教授郑志民课题组开展了种间杂交砧木调控早实核桃接穗生长结实的分子机制研究。该研究揭示了miR396a-JrGRF4b/JrGIF1a-JrGATA4表观遗传调控网络在杂种砧木调控接穗生长发育过程中发挥了重要作用。研究成果近日在《植物生物技术杂志》（Plant Biotechnology Journal）在线发表。
裴东课题组采用种间杂交，将核桃属中生长势强、抗逆性突出的北加州黑核桃种作母本与核桃杂交，育成与核桃亲和力强的‘中宁奇’杂种砧木。通过多年多点试验证明，该砧木可稳定提高早实品种‘上宋14’的生长势、延缓早衰和增强抗性，但其分子机制认识仍十分有限。
通过多年多地对不同嫁接组合树体表型性状的系统调查发现，核桃种间杂交砧木‘中宁奇’可稳定并显著地改善早实核桃‘上宋14’接穗的生长及树体产量，增强了树势和抗性。
进一步深入解析分子机制后发现，当‘上宋14’核桃接穗嫁接至‘中宁奇’砧木后，接穗中的miR396a的成熟序列含量显著降低，会释放靶向负调控的JrGRF4b转录本，而JrGRF4b与JrGIF1a会形成蛋白复合体潜在正向调控植株生长发育。此外，JrGRF4b蛋白会与JrGATA4的启动子特异性结合，增强其转录活性，促进下游周期蛋白基因JrCycD4;1和JrCycJ18的表达，导致细胞增殖和生长，从而促进接穗的生长发育。
该研究结果不仅为早实核桃性状改良提供了miRNA-靶基因的模块化选育策略，而且为经济树种通过砧木改良接穗品种性状和砧木+接穗一体化品种设计提供了理论基础。
中国林业科学研究院与东北林业大学联合培养已毕业博士研究生李宝鑫为论文第一作者，裴东与郑志民为该论文共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金重点项目和国家自然基金面上项目的资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.70207
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