利用转基因HaHB11植物进行同基因型互嫁接，解析田间种植大豆中地上部和根系对产量的贡献：一项多组学研究

大豆必须协调根与地上部信号以优化产量。嫁接是研究这种通讯关系的有力工具。然而，大多数研究比较的是差异显著的基因型，因而无法将基因型效应与嫁接组合效应区分开来。本研究利用同基因背景的大豆品系，在田间条件下解析根和地上部的贡献。这些品系与对照材料仅在单个基因上存在差异，即 HaHB11 或 HaHB4，这两个基因均为向日葵 HD-Zip I 转录因子，并与籽粒数增加相关。出乎意料的是，异体嫁接植株在多个与产量相关的性状上优于同体嫁接，这一效应此前尚未在大豆中报道。该优势在以 HaHB11 和 HaHB4 作为接穗时均得以重现，表明这一效应并非基因特异性的。 在非胁迫条件下，接穗主导了与产量相关的性状，尤其是荚数，同时也主导了叶片转录组；而根和地上部两者均留下了细微的代谢特征。根的贡献较小，并局限于 R6-R7 转换阶段，且这一贡献仅在 HaHB11 中具有特异性。产量最高的组合是对照砧木与 HaHB11 接穗的组合（CH11），其籽粒数较表现最佳的同体嫁接提高了 30%。CH11 表现出更高的气孔导度和更低的叶温；然而，CH11 与 HaHB11 同体嫁接植株却极为相似，二者均具有更高的气孔密度，叶片中仅有 4 个基因存在差异表达，且未表现出代谢组学特征。因此，在非胁迫条件下，大豆籽粒数受接穗及嫁接组合共同调控，并伴随早期生理差异，而非叶片分子重编程。

大豆必须协调根与地上部信号以优化产量。嫁接是研究这种通讯的有力工具。然而，大多数研究比较的是差异显著的基因型，因此无法将基因型效应与嫁接组合效应区分开来。在本研究中，我们利用同基因背景的大豆品系，在田间条件下解析根和地上部对产量的贡献。这些品系与对照相比仅在单个基因上存在差异，即 HaHB11 或 HaHB4，这两个基因均为向日葵 HD-Zip I 转录因子，并与粒数增加相关。

出乎意料的是，异体嫁接植株在多个与产量相关的性状上优于同体嫁接植株，这一效应此前尚未在大豆中报道。该优势在使用 HaHB11 和 HaHB4 接穗时均得以重现，表明该效应并非基因特异性的。在非胁迫条件下，接穗主导了与产量相关的性状，尤其是荚数，同时也主导了叶片转录组；而根和地上部两者仅留下了细微的代谢特征。根的贡献较小，并局限于 R6-R7 转换阶段，在该阶段这种贡献仅对 HaHB11 是特异的。产量最高的组合是对照砧木与 HaHB11 接穗的组合（CH11），其粒数比最佳同体嫁接组合提高了 30%。CH11 表现出更高的气孔导度和更低的叶温；然而，CH11 与 HaHB11 同体嫁接植株却极为相似，二者均具有更高的气孔密度，叶片中仅有 4 个基因存在差异，且未表现出代谢组学特征。

因此，在非胁迫条件下，大豆粒数受接穗及嫁接组合共同调控，并伴随着早期生理差异，而非叶片分子重编程。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.15.744928v1?rss=1

🏷️ 大豆嫁接 转基因作物 根冠互作 多组学分析 产量调控 HD-Zip转录因子