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高等植物的维管系统运输着来自各个器官的发育和环境信号，使植物能够作为一个整体协调发育。在维管系统中移动的这类信号物质称为长距离信号。韧皮部是维管束的主要组成成分，一直是被认为是运输碳水化合物和氨基酸的组织。近年来研究发现，韧皮部也是多种信号物质传输的管道，这些信号物质包括:mRNA，小RNA，蛋白质，蔗糖，小肽和激素。其中一些mRNA作为长距离信号的生理功能已经被证实。例如，番茄幼嫩叶片、土豆块茎和拟南芥根的发育，部分受到来自于成熟叶片器官的长距离移动的mRNA所调控。
异源嫁接(heterograft)是指两种不同植物的嫁接，既指不同物种的嫁接，也指同一物种不同生态型的嫁接。最近，通过结合异源嫁接体系和RNA-seq技术，生理学家证实了在植物体内存在从叶片到根或者从根到叶片的大规模mRNA移动。但在这些研究中，可移动mRNA在数目上有着数量级的差异，这种巨大的差异暗示了mRNA的移动有很大的物种特异性，而且暗示了这些可移动的mRNA不都是具有生理功能的。这些研究对于mRNA移动机理的解释，还停留在初步阶段。有研究通过计算机模拟数学模型，发现mRNA的丰度和表达部位与mRNA的可移动性有某种正向相关性，但是这种计算机模型在多大程度上适用于自然植物体系，还有待深入的实验证明。另一项研究发现，拟南芥中有11.4％的可移动mRNA具有TLS motif，这种结构不仅可以赋予mRNA移动性和稳定性，而且在移动到库器官以后还能被翻译成蛋白质。但是这种机制是否适用于其它异源嫁接体系仍然是未知的。
本研究中，采用若干本氏烟草和番茄为主体的异源嫁接体系，结合土豆转基因嫁接实验，对mRNA长距离移动的机制进行了探索。主要结果如下:
(1)首次建立了本氏烟草/番茄异源嫁接体系，并以此研究地上部源器官（成熟叶片）到根的mRNA移动过程。与大多数已发表的异源嫁接体系相比，这两个物种之间的系统发育距离较远、基因组序列差异更大、并且这两种植物的体型比较大。较大的序列差异使得我们可以更准确地区分来自接穗和砧木中的mRNA，而较大的植物体型能够揭示更普遍的生理意义。
本体系共鉴定到183个可移动mRNA。通过对比了它们在叶片和根中的丰度，发现mRNA在叶片中的总丰度与其可移动性无关。本体系中，叶片丰度最高的100个mRNA没有一个能够移动;叶片丰度最高的183个mRNA中仅有3个能够移动。而在前人报道的葡萄不同品种嫁接体系中，叶片丰度最高的33个mRNA有17个能够移动。这种巨大的反差说明了草本植物和木本植物合成这些可移动mRNA的来源不同。本体系中大部分可移动mRNA在叶片中丰度都很低，且有14.7％的可移动mRNA在根中的丰度高于叶片中的丰度。由此表明，这些mRNA的移动受到植物的主动调控。
(2)将不可移动的mRNA过表达到土豆韧皮部伴胞中，并嫁接到野生型土豆砧木上。发现增加不可移动mRNA在叶片伴胞中的丰度，其可移动性并不会增加，表明mRNA的移动受到植物的主动调控。
(3)设计了长茎异源嫁接体系，并以此分析可移动mRNA在砧木长茎中的移动过程。从该体系中共鉴定到1，096个可移动mRNA。发现可移动mRNA的数目在移动过程中逐渐降低;大部分mRNA的丰度在移动过程中逐渐降低，但有小部分mRNA在移动过程中逐渐积累;有122个具有TLS motif的mRNA通过了嫁接口，但只有23个能到达根里。这些结果表明可移动mRNA在移动过程中可能发生了降解，即使具有TLSmotif也不能阻止这些降解过程。说明植物体内长距离移动的mRNA一部分受到植物主动调控，而另一部分是不受调控的。
(4)建立了三相嫁接体系。在土豆叶片中鉴定到58个可移动本氏烟草mRNA，因此证实了一些从接穗传递到砧木的mRNA，还能被重新传递到接穗中的其他部位。证明了mRNA循环的存在。但是这些mRNA的传递路径目前仍不清楚。
综上所述，mRNA的长距离移动是一个复杂的生理过程，试图鉴定在不同体系中核心的可移动mRNA并阐明这种大规模移动背后所蕴含的生理学功能是具有挑战性的。但是，这种研究是非常必要且非常重要的。
尽管从地上部到根移动的mRNA其来源目前还不清楚，但推测其最有可能的来源是伴胞。除此之外，伴胞还被认为是维管束中其他重要信号组分的活跃代谢中心，包括小RNA，蛋白质，蔗糖，小肽和植物激素等。因此，了解伴胞特定的生理过程是科学家们长期追求的目标。但是，由于体积小且深埋于维管束等特点，精确研究伴胞一直是很难的。本课题中，采用核糖体亲和纯化结合转基因手段，有效鉴定了富集在伴胞中的基因，为分析伴胞的生理功能提供了准确的参考数据。伴胞和其他叶肉细胞在生理功能上有着很大的不同。伴胞中进行着多种重要的生理功能，包括进行旺盛的能量代谢;有机物、蛋白质和RNA的运输;G-蛋白偶联植物信号转导;植物生理节律和光周期的调控;转录调控和参与植物矿质营养的长距离信号调控等。
异源嫁接(heterograft)是指两种不同植物的嫁接，既指不同物种的嫁接，也指同一物种不同生态型的嫁接。最近，通过结合异源嫁接体系和RNA-seq技术，生理学家证实了在植物体内存在从叶片到根或者从根到叶片的大规模mRNA移动。但在这些研究中，可移动mRNA在数目上有着数量级的差异，这种巨大的差异暗示了mRNA的移动有很大的物种特异性，而且暗示了这些可移动的mRNA不都是具有生理功能的。这些研究对于mRNA移动机理的解释，还停留在初步阶段。有研究通过计算机模拟数学模型，发现mRNA的丰度和表达部位与mRNA的可移动性有某种正向相关性，但是这种计算机模型在多大程度上适用于自然植物体系，还有待深入的实验证明。另一项研究发现，拟南芥中有11.4％的可移动mRNA具有TLS motif，这种结构不仅可以赋予mRNA移动性和稳定性，而且在移动到库器官以后还能被翻译成蛋白质。但是这种机制是否适用于其它异源嫁接体系仍然是未知的。
本研究中，采用若干本氏烟草和番茄为主体的异源嫁接体系，结合土豆转基因嫁接实验，对mRNA长距离移动的机制进行了探索。主要结果如下:
(1)首次建立了本氏烟草/番茄异源嫁接体系，并以此研究地上部源器官（成熟叶片）到根的mRNA移动过程。与大多数已发表的异源嫁接体系相比，这两个物种之间的系统发育距离较远、基因组序列差异更大、并且这两种植物的体型比较大。较大的序列差异使得我们可以更准确地区分来自接穗和砧木中的mRNA，而较大的植物体型能够揭示更普遍的生理意义。
本体系共鉴定到183个可移动mRNA。通过对比了它们在叶片和根中的丰度，发现mRNA在叶片中的总丰度与其可移动性无关。本体系中，叶片丰度最高的100个mRNA没有一个能够移动;叶片丰度最高的183个mRNA中仅有3个能够移动。而在前人报道的葡萄不同品种嫁接体系中，叶片丰度最高的33个mRNA有17个能够移动。这种巨大的反差说明了草本植物和木本植物合成这些可移动mRNA的来源不同。本体系中大部分可移动mRNA在叶片中丰度都很低，且有14.7％的可移动mRNA在根中的丰度高于叶片中的丰度。由此表明，这些mRNA的移动受到植物的主动调控。
(2)将不可移动的mRNA过表达到土豆韧皮部伴胞中，并嫁接到野生型土豆砧木上。发现增加不可移动mRNA在叶片伴胞中的丰度，其可移动性并不会增加，表明mRNA的移动受到植物的主动调控。
(3)设计了长茎异源嫁接体系，并以此分析可移动mRNA在砧木长茎中的移动过程。从该体系中共鉴定到1，096个可移动mRNA。发现可移动mRNA的数目在移动过程中逐渐降低;大部分mRNA的丰度在移动过程中逐渐降低，但有小部分mRNA在移动过程中逐渐积累;有122个具有TLS motif的mRNA通过了嫁接口，但只有23个能到达根里。这些结果表明可移动mRNA在移动过程中可能发生了降解，即使具有TLSmotif也不能阻止这些降解过程。说明植物体内长距离移动的mRNA一部分受到植物主动调控，而另一部分是不受调控的。
(4)建立了三相嫁接体系。在土豆叶片中鉴定到58个可移动本氏烟草mRNA，因此证实了一些从接穗传递到砧木的mRNA，还能被重新传递到接穗中的其他部位。证明了mRNA循环的存在。但是这些mRNA的传递路径目前仍不清楚。
综上所述，mRNA的长距离移动是一个复杂的生理过程，试图鉴定在不同体系中核心的可移动mRNA并阐明这种大规模移动背后所蕴含的生理学功能是具有挑战性的。但是，这种研究是非常必要且非常重要的。
尽管从地上部到根移动的mRNA其来源目前还不清楚，但推测其最有可能的来源是伴胞。除此之外，伴胞还被认为是维管束中其他重要信号组分的活跃代谢中心，包括小RNA，蛋白质，蔗糖，小肽和植物激素等。因此，了解伴胞特定的生理过程是科学家们长期追求的目标。但是，由于体积小且深埋于维管束等特点，精确研究伴胞一直是很难的。本课题中，采用核糖体亲和纯化结合转基因手段，有效鉴定了富集在伴胞中的基因，为分析伴胞的生理功能提供了准确的参考数据。伴胞和其他叶肉细胞在生理功能上有着很大的不同。伴胞中进行着多种重要的生理功能，包括进行旺盛的能量代谢;有机物、蛋白质和RNA的运输;G-蛋白偶联植物信号转导;植物生理节律和光周期的调控;转录调控和参与植物矿质营养的长距离信号调控等。