老葉的植物王國

  挪威杉。圖片來源： 維基百科 嫁接（grafing）這種技術已經有大約兩千年的歷史，但是到底成功的關鍵是什麼，過去只知道同科的植物嫁接成活率高，但其中的機制並不是很明瞭。 2020年的研究發現了一個 β-1,4-葡聚醣酶 對嫁接成活很重要。2021年更進一步成功地完成了 單子葉植物的嫁接 。最近發表在《自然植物》（Nature Plants）上的研究，發現了一個跨物種的重要因子PAT1。 在這篇研究中，研究團隊開發了一種「微嫁接」（micrografting）的技術。微嫁接通常涉及到非常小的植物組織或幼嫩的植物部分，比如種子苗的頂端或年輕的枝條。由於涉及的組織非常細小，這種技術要求高度精確的操作，通常需要在顯微鏡下進行。 聽起來感覺對農民不大友善，但是根據研究團隊，微嫁接可用於不同種類的植物，包括那些傳統嫁接方法難以操作的品種。而且嫁接部位的癒合更快，成活率也相對較高，特別是在使用年輕組織進行嫁接時更是如此。 研究團隊以挪威杉為實驗材料，透過對嫁接前後挪威杉的RNA定序，研究者分析了嫁接過程中基因表達的差異。他們鑑定了在嫁接過程中活化的基因，特別是與維管束發育和細胞分裂相關的基因。他們還進行了外源激素處理實驗，分析了這些激素對基因表達的影響，特別是與細胞壁相關的基因。 為了進一步探索嫁接過程中的轉錄調控，研究者鑑定了差異表達的轉錄因子，並進行了加權相關網絡分析（WGCNA），來找到在嫁接過程中活化的關鍵轉錄因子。結果他們發現了 PAT1 基因家族，並且在阿拉伯芥中進行了高度表達和突變株分析，以探索這些基因在嫁接癒合過程中的功能。 研究團隊在進行松柏科植物間的微嫁接後，觀察到不同物種間嫁接（稱為異種嫁接）和相同物種間嫁接（稱為同種嫁接）的高存活率。這些存活率根據基因型不同而變化，介於70%至100%之間。 將嫁接的植物移至土壤中進行長期觀察後，同種嫁接的植物存活率仍然很高（90%至100%），但異種嫁接的組合，特別是不同屬之間的嫁接組合，顯示出較低的存活率。例如，挪威杉嫁接到瑞典松和北美黑松的存活率分別只有3.6%和1.8%，但當挪威杉用作砧木時，與瑞典松或北美黑松的接穗組合的存活率分別提高到19.6%和30.1%。 儘管某些異種嫁接組合的植株在嫁接接合部位出現膨大，且生長高度有所不同，但一般而論，成功嫁接的植物都生長良好...