采用耐盐南瓜砧木嫁接可以有效增强黄瓜对盐胁迫的耐受性。黄瓜和南瓜同属葫芦科作物,基因组测序已完成,但缺乏从组学水平解析不同砧穗组合嫁接耐盐差异的分子机制。本文构建了黄瓜自嫁、南瓜自嫁、黄瓜嫁接南瓜和南瓜嫁接黄瓜四种嫁接组合,盐胁迫下对四种嫁接组合的砧木根系、砧木下胚轴、接穗茎、接穗叶柄、接穗叶片、接穗生长点进行了转录组测序分析。建立了南瓜的发根基因编辑体系,并研究了盐胁迫响应关键基因Cmo NAC1的功能,主要结果如下:1. 南瓜和黄瓜嫁接组合在盐胁迫下的K⁺含量调控上存在着砧穗互作。砧木根系能够影响接穗叶片的K⁺含量,当砧木为南瓜时,盐胁迫下接穗叶片能够维持更高的K⁺水平。接穗叶片能够反馈调节根系盐胁迫下的K⁺含量,与自嫁黄瓜根系相比,当接穗为南瓜叶片时黄瓜砧木根系盐胁迫下具有更低的K⁺含量。南瓜叶片相比于黄瓜叶片具有更好的保水能力和组织耐盐性。2. 转录组分析表明嫁接植株根系和叶片响应盐胁迫的差异基因表达受到了砧穗互作的调控。南瓜砧木根系中差异基因大量上调表达,黄瓜根系大量下调表达。HAK5、POD、APX、RBOHD、RBOHH等耐盐基因在南瓜砧木根系中显著上调表达,而HKT1、CHX18、POD、RBOHF等耐盐基因在黄瓜砧木根系下调表达。以南瓜为砧木的黄瓜叶片中POD、RBOHF、CHX、AVP等耐盐基因显著上调表达,而在自嫁黄瓜叶片下调表达。接穗叶片能反馈调节砧木根系关键K⁺通道蛋白SKOR和水通道蛋白PIP1亚家族成员表达。基因组比较分析发现相比于黄瓜,南瓜转录因子数目多、基因组占比高。南瓜转录因子数目在2200个以上,占总基因数的7%,黄瓜转录因子1400个左右,占5%。NAC转录因子在黄瓜、南瓜基因组的占比都为6%,盐胁迫下南瓜差异表达的NAC占比上升到8%,黄瓜降至5%。表达聚类分析发现大量NAC同转运蛋白基因、抗氧化基因等耐盐基因在南瓜根系中共表达,表明NAC转录因子在南瓜砧木盐胁迫响应中发挥着重要作用。3. 建立了高效的南瓜发根基因编辑体系,鉴定了NAC转录因子Cmo NAC1基因的功能。鉴定了南瓜130个NAC家族基因,其中南瓜ATAF类NAC转录因子有6 个成员,黄瓜有3个成员。南瓜根系有4个、叶片有6个ATAF类转录因子在盐胁迫下显著上调表达,其中Cmo NAC1表达丰度最高,黄瓜ATAF成员则相反,以下调表达为主。烟草表皮细胞的瞬时表达结果显示Cmo NAC1定位于细胞核,酵母中的转录激活活性分析表明,全长Cmo NAC1蛋白和C端序列都有转录活性,N端序列不具有转录活性。通过在拟南芥中异源表达南瓜转录因子Cmo NAC1,发现盐处理下转化Cmo NAC1基因的拟南芥耐盐性更好。建立了高效的南瓜发根基因编辑体系,通过CRISPR/Cas9技术敲除Cmo NAC1导致南瓜耐盐性明显变弱,南瓜根系在盐胁迫下H₂O₂的含量和RBOHD的表达量显著下降,利用酵母单杂交实验证明了Cmo NAC1在酵母中能够结合含NBS序列的RBOHD启动子片段,上述结果表明Cmo NAC1通过调控RBOHD的表达进而影响盐胁迫下的ROS信号和南瓜的耐盐性。综上所述,黄瓜和南瓜嫁接组合在K⁺含量、HAK5、SKOR、RBOHF和PIP1等耐盐相关基因的表达调控上存在砧穗互作,盐胁迫下南瓜为砧木的根系和叶片中钾离子转运、抗氧化等基因以上调表达为主,叶片K⁺积累多,水分状态维持好,耐盐性强。南瓜砧木根系转录因子参与了耐盐基因和耐盐性的调控,Cmo NAC1为根系响应盐胁迫的关键NAC转录因子,Cmo NAC1可以调控耐盐关键基因RBOHD的表达,参与ROS信号调控,影响南瓜砧木的耐盐性。