嫁接技術起源于戰國時期［1］，在古今農業生產及植物學研究中均有廣泛的應用［2 －4］。遠緣嫁接是嫁接技術研究的一個重要組成部分，成功的遠緣嫁接在提高植物的觀賞價值和產量、改進品質及育種實踐等方面都有重要作用［4］。大多遠緣嫁接由于嫁接不親和而難以實現，那么如何通過改進操作方法克服嫁接不親和已成為嫁接研究中的難點問題。近年來，越來越多的證據表明，嫁接能引起植物可遺傳的變異，尤其是科間及其以上的遠緣嫁接，已經逐漸成為創造新種質資源的一種重要手段［5 －7］。雖然嫁接引起的可遺傳變異已逐漸被人們認可，但其誘變機制還有待進一步研究。筆者就遠緣嫁接的常見方法、操作要點、親和性、誘變機制及對解釋遠緣嫁接誘變的 2 種假說進行討論。
1 遠緣嫁接的概念及類型
生產意義上的嫁接是指有目的地將一株植物的芽或枝等器官\\( 接穗\\) 接到另一株帶有根系的植株\\( 砧木\\) 上的過程。
遠緣嫁接是指親緣關系較遠的種間、屬間、科間甚至是科間以上的植物之間的相互嫁接［4］。根據嫁接所用砧木和接穗親緣關系的遠近，可將遠緣嫁接分為種間遠緣嫁接、屬間遠緣嫁接和科間及其以上遠緣嫁接。
1． 1 種間遠緣嫁接
種間遠緣嫁接指同一屬內不同種間植物的嫁接。種間遠緣嫁接是生產上最為常見的嫁接組合方式，在果樹、蔬菜、花卉和農作物等上都有應用。白玉山楂/山里紅\\( 接穗/砧木，下同\\) 、蘋果/山定子、蘋果/海棠、李/杏、李/毛桃、葡萄柚/枳殼、葡萄柚/紅橘、葡萄柚/紅檬、紅松/油松、番茄/馬鈴薯、茄子/番茄、榨菜/紫甘藍、牡丹/芍藥、毛鵑/西鵑等都是種間遠緣嫁接。
要求不嚴格，一些常用的嫁接方法就可使嫁接植株成活。
1． 2 屬間遠緣嫁接
屬間遠緣嫁接指同一科內不同屬間植物間的嫁接。屬間遠緣嫁接的情況要復雜些，有些嫁接組合很容易成活，而有些嫁接組合成活則較難。親緣關系相對較近的瓜類和一些果樹的嫁接組合就較易成功，如西瓜/南瓜、西瓜/葫蘆、黃瓜/南瓜、哈密瓜/南瓜、杏/桃、梨/蘋果、梨/榅桲、桃/梨、核桃/楓楊、枇杷/石楠、桂花/女貞等。此外，一些花卉植物間和豆類植物間的嫁接組合也較容易成活，如菊花/青蒿、仙人球/虎刺、大豆/扁豆、綠豆/大豆。而一些親緣關系較遠的嫁接組合則不易成活，如柳屬/楊屬、番茄/枸杞等。
對于較易成活的一些嫁接組合，現在大多都有成熟的嫁接方法，其中以芽接和枝接較多，只要注意材料選擇、嫁接時間、操作細節和解綁時間即可。對于一些較難成活的嫁接組合來說，則需要注意嫁接方法的改進，如適當增長削切斜面、改進削切方法、適當推遲解綁時間和適當增大環境濕度等都有利于提高嫁接成活率。例如，在柳屬/楊屬嫁接組合中采用插皮法嫁接時，若將接穗背部表皮削切改為輕輕刮去至露出皮層后，成活率可提高 30% ～ 60%［8］。另外，選擇合適的品種組配親和嫁接也是能否成活的關鍵。
1． 3 科間及其以上遠緣嫁接
科間及其以上遠緣嫁接是指不同科間或者親緣關系更遠的植物間的嫁接。這種嫁接在一般情況下難以實現，但若嫁接和管理得當也能成功。在樹木上的科間及其以上遠緣嫁接的實例大多來自史料記載［4］，現存的成活植株比較罕見。近年來，科間及其以上的遠緣嫁接在農作物上的成功實例較多，包括棉花/蓖麻、棉花/向日葵、蠶豆/向日葵、綠豆/甘薯、小麥/甘薯、大豆/甘薯、花生/甘薯、油菜/蓖麻、大豆/番茄、大豆/蓖麻、大豆/生姜、大豆/洋姜［2，4，7］等。此外，有些學者還利用試管苗進行遠緣嫁接，嫁接組合包括小麥/寶塔菜、綠豆/寶塔菜、綠豆/長壽花、長壽花/寶塔菜、大巖桐/雞冠花、雞冠花/大巖桐、長壽花/大巖桐、長壽花/雞冠花等［9 －10］?？崎g及其以上的遠緣嫁接對嫁接方法要求較高，必須采用一些特殊方法才能成功。另外，嫻熟的操作也是嫁接成功的關鍵。
2 遠緣嫁接方法
2． 1 遠緣嫁接常用方法
植物嫁接方法有很多，但能使遠緣嫁接成活的方法以劈接法、靠接法、插接法、芽接法和種芽法居多，成功的例子中大多都采用這幾種方法。
2． 1． 1 劈接法［8，11］將砧木植株莖干截斷，自莖干中間豎直向下劈開; 接穗植株也自莖干截斷，將截斷的上部莖干底部削成楔子形插入砧木的劈口，用布條纏緊即可。
2． 1． 2 靠接法［8，11］將待嫁接的 2 個植株種到一起，待二者生長到一定階段時，在砧木植株和接穗植株上莖干粗細相同的部位削去大小相同的平面，將 2 個平面靠在一起\\( 或者采用舌接法\\) ，用塑料帶捆牢，成活后剪去多余的砧木和接穗。
2． 1． 3 插接法［8，11］插接法在蔬菜嫁接上運用較多。一般是在砧木 1 葉 1 心、接穗子葉剛展平時嫁接。將砧木葉心去1將接穗除根并削成楔子形，插入砧木莖端的孔中。
2． 1． 4 芽接法［8，11］芽接可采用“工”字形或“丁”字形芽接。選取成熟飽滿的當年生枝作接穗，削切芽時要保證芽長2 cm 左右，且應適當帶些木質部，小心將芽插入砧木后綁扎。
芽接要把握好嫁接時機，過早過晚嫁接都會影響嫁接的成活情況。同時，還應根據愈合情況嚴格控制解綁時間，過早過晚解綁也會導致嫁接失敗。
2． 1． 5 種芽法［8，11］近代以來，在農作物上遠緣嫁接成功的例子中有許多采用種芽法嫁接的。種芽法嫁接是先將砧木材料種下，待其成長到 4 ～ 6 張真葉后，對接穗材料進行催芽。
待芽長到 1 ～2 cm 時，在砧木莖干上用牙簽向下鑿 1 個小洞，將種芽放入其中，捆綁并用濕土覆蓋結合部位。種芽法是一種特殊的嫁接方法。首先，作為接穗的是種芽而不是植物的一部分。其次，種芽法的愈合方式特殊。在很多情況下，接穗都會在砧木的莖干中扎根，并且接穗的根還會逐漸穿過砧木1側根。再次，種芽法的成活率較高，且生長情況比其他嫁接方法好。種芽法嫁接植株的接穗相當于寄生在砧木上，所以種芽法別稱為寄生嫁接法。
2． 2 遠緣嫁接操作要點
上述幾種嫁接方法為遠緣嫁接的常用方法，雖然其成活率相對較高，但是由于遠緣嫁接成活較難，在嫁接過程還要注意操作的合理性。嫻熟的嫁接操作能夠大大提高嫁接成活率，有人提出了“手快、眼快、鋸快和刀快”［4，11］的嫁接經驗。
筆者結合自身經驗也總結出了遠緣嫁接操作的 6 個操作要點，即“備、濕、小、快、精、柔”。具體地講就是“場地好，濕度高; 工具全，利且凈; 材料小，強且壯; 操作快，精而柔?！?/p>
3 遠緣嫁接的不親和
嫁接不親和是指嫁接后嫁接植株不能成活或成活后不能正常生長發育。由于親緣關系較遠的植物之間的相互嫁接大多是不親和的，許多學者對于古代關于遠緣嫁接的記載和現代遠緣嫁接成功的例子都持懷疑的態度。嫁接不親和的原因是多方面的，主要包括遺傳因素、環境因素和病害因素等［2，12 －13］。
3． 1 遺傳因素
遺傳因素是影響嫁接不親和最主要的因素。遺傳因素對嫁接親和性的影響主要包括親緣關系的遠近、生育期長短及生理生化差異等幾個方面。
3． 1． 1 親緣關系 砧木與接穗在分類學上親緣關系越近，嫁接成功率就越高，反之，排異現象強烈，嫁接不易成活［2，12 －14］。
一般來說，種內嫁接最易成功，其次是種間嫁接，屬間嫁接則較難成功，而科間及其以上的遠緣嫁接很難成功。
3． 1． 2 生育期 對于嫁接植物來說，其砧木生育期一般不應短于接穗的生育期。砧木是接穗重要的水分和養分供給者，砧木一旦衰老，對接穗的水分和養分供給就必然會減弱。如果接穗不能在砧木結束水分、養分供給前完成其生育期，嫁接就很難成功。
3． 1． 3 生理生化因素 生理性不親和包括 3 個方面: 一是由砧穗間的生理結構差異導致不能正常愈合引起的; 二是由砧穗雙方在物質交流過程中產生某些有害物質引起的; 三是由砧穗雙方的生理狀態不適宜而引起的。
一般來講，砧木和接穗親和的愈合過程包括 3 個步驟，即隔離層的形成及細胞間的初始粘連、愈傷組織形成、砧穗間維管束橋的形成［2］。對于不親和的嫁接組合，很難全部完成這3 個步驟。在有些不親和的組合中，愈傷組織就難以形成。
如在蠶豆/菊芋不親和嫁接組合中，接穗和砧木之間無貫通的胞間連絲形成，嫁接雙方之間也沒有韌皮部的連通。
在有些不親和的嫁接組合中，砧木和接穗間可以形成維管束橋，但在有些嫁接組合中，形成的維管束橋會被某些物質\\( 如胼胝質\\) 堵塞［2，15］，從而影響砧木和接穗間的物質交流。
在有些嫁接組合中，由于砧穗雙方存在生理生化上的差異，在物質交流過程中會產生一些有害物，進而導致嫁接植株死亡。
如在梨/榅桲嫁接組合中，由于榅桲產生的 α － 扁桃腈葡萄苷會進入梨的韌皮部，有些梨樹能將這種物質分解并產生有毒的含氰物，最終使嫁接植株死亡，有些梨樹則由于不能分解α － 扁桃腈葡萄苷而得以成活［2，12］。
有些嫁接組合在不同時期嫁接，其成活率就有很大的差別。由于砧木和接穗的生理狀態的不適宜，使得接穗獲得水分和養分的情況也不適宜，進而導致嫁接失敗，主要包括 2 種情況: \\( 1\\) 接穗因不能從砧木中得到充足的營養而死亡。如已萌發的接穗嫁接到未萌發的砧木上，接穗由于缺乏水分和養分供給而死亡［12］。\\( 2\\) 嫁接后由于砧木的營養供給使得接穗的狀態不能適應環境而導致的死亡。如在秋季柳/楊組合中采用芽接時，嫁接過早會導致接芽萌發，越冬時則會凍死［11，16］。在有些嫁接組合中，由于 2 種材料生理狀態存在一定的差異，往往會造成親和的單向性。如假酸漿/番茄是親和的，番茄/假酸漿則是不親和的［14］。此外，砧木和接穗的激素水平差異、砧木和接穗間的排異反應也能引起嫁接不親和現象［2，13 －15］。
3． 2 環境因素
環境引起的嫁接不親和也有可能屬于生理生化不親和的范疇，但目前尚無明確定論。環境引起的嫁接不親和包括以下幾種情況: \\( 1\\) 同一嫁接組合在不同地區的親和性不同。有些嫁接組合的砧木和接穗在兩地都適合種植，但在一個地方表現為親和，在另一個地方則表現為不親和。如核桃/楓楊，在山東地區親和，在北京地區則表現為后期不親和。\\( 2\\) 砧木或接穗的一方或雙方由于移栽入一個不適宜其生長的環境中所引起的嫁接不親和。例如，小毛桃在北方嫁接后容易成活，但若將其移栽到不適合其生長的南方后，其嫁接就不易成活［12］。
3． 3 病害因素
植物嫁接后，不僅砧木和接穗的抗性會傳遞給對方，砧木和接穗所攜帶的病害也會傳給對方［2］。如果砧木和接穗一方攜帶的潛伏病害經嫁接感染了對方，則嫁接植株就難以成活。核桃與黑核桃嫁接時，核桃就會因被黑核桃砧木中帶有櫻桃卷葉病毒感染而死亡; 酸橙與甜橙嫁接后，甜橙中攜帶的柑橘衰退病毒則會傳遞給酸橙而使其患病死亡［13］。
4 遠緣嫁接雜交
嫁接雜交是指通過嫁接的方法來傳遞遺傳性和獲得嫁接雜種的過程，別稱嫁接誘變。遠緣嫁接雜交是指在遠緣嫁接中砧木或接穗由于受到對方的影響而產生一些可遺傳的性狀變化。嫁接雜交的概念雖然由達爾文首先提出，但是嫁接雜交的事實在古代就有很多記載。米丘林和布爾班克等后來也證實了嫁接雜交的存在［17］。
4． 1 嫁接雜交現象
Ohta 等通過對辣椒不同品種嫁接獲得了一系列嫁接雜種，還發現采用接種病毒嫁接法可以大大提高變異體的變異頻率［18 －22］。范盛堯經過 20 多年的試驗觀察發現，嫁接到以杏樹為砧木的郁李接穗經過十幾年的生長發育后，接穗逐漸改變了杏砧的蘗生枝，蘗生樹葉形、葉色、花形、花色、花數均似郁李，與杏不同［23］。劉用生認為，嫁接雜交是造成果樹遺傳特性形成的主要原因，并用嫁接雜交的觀點解釋了杏砧蘗生郁李的現象［24］。潘相文等將大豆分別嫁接到了生姜、南瓜、葫蘆、番茄、洋姜、馬鈴薯、甘薯和蓖麻上，發現大部分組合\\( 87． 5%\\) 均有突變性狀的產生，且不同砧木類型對嫁接誘變率的貢獻率不同，番茄、蓖麻、生姜和洋姜與大豆嫁接表現為相對較高的誘變效率; 他們還發現不同嫁接組合后代的突變類型是有區別的，而且與砧木類型明顯相關［7］。
解釋嫁接引起性狀變異的學說主要有 2 個: \\( 1\\) 砧木和接穗間發生了基因和物質的交流，即砧木或接穗由于吸收對方的基因而發生了變異———橫向基因轉移\\( horizontal genetransfer，HGT\\) 學說。\\( 2\\) 嫁接植株提供了一種特殊的環境，使砧木或接穗在自身基因序列沒有發生改變的情況下，其基因表達情況發生了可遺傳的改變———表觀遺傳學說。
4． 2 嫁接雜交的機理
4． 2． 1 基因橫向轉移 傳統的嫁接雜交學說認為，在嫁接植株體內砧木和接穗間能夠吸收和利用對方的基因，從而發生可遺傳的性狀變化。近年來，人們已經證明嫁接植物砧穗間或寄生植物與其宿主間存在遺傳物質的橫向轉運。Shiiguchi等將 2 個具有不同性狀的辣椒嫁接，在接穗中檢測到砧木中特異性的辣椒紅/辣椒玉紅素合成酶\\( cap － santhin/capsoru-bin synthase，CCS\\) 基因，且在接穗的下代植株中也檢測到了該基因。他們還發現，接穗中的 CCS 基因與砧木中的 CCS 基因在 HapⅡ酶切位點處序列有一定的差異［25］。Stegemann 等利用 2 種攜帶不同標記基因的煙草材料相互嫁接，通過Southern 雜交證明了砧穗間通過嫁接部位確實存在質體 DNA分子水平的交換，但未檢測到核 DNA 的交流［16］。周志林等也通過分子標記的手段檢測到了嫁接植物的砧穗間存在基因交流［9 －10，26 －27］。
Ohta 對砧木拍攝的顯微照片顯示，即將木質化和將要死亡的細胞中呈現不同大小和形狀的染色質通過胞壁和胞間隙向維管束運動，他認為砧木將要死亡的細胞中的染色質轉移并整合到接穗生長點細胞的染色體組中會使接穗產生遺傳性變異［18］。劉用生等認為，砧木中的 mＲNA 轉移到接穗中，并被反轉錄轉座子轉錄成 cDNA，然后整合到接穗細胞的染色體中，可能是嫁接雜交機理的關鍵［28］。其根據主要是近年來有人研究發現，植物中的 ＲNA 沉默信號不僅可以在細胞質和細胞核之間通過胞間連絲在相鄰細胞間進行短距離傳送，而且可以通過韌皮部進行長距離運輸［29］。結合 Stegemann 等在2009 年提供的分子生物學證據［16］及近年來植物基因的橫向轉移資料［30］，劉用生等認為嫁接體內砧木和接穗發生的橫向基因轉移可能是嫁接雜交形成的主要原因［31 －33］。對于遺傳物質的轉運方式，通過對植物嫁接雜交相關資料報道結果的總結與歸納，筆者提出了以下 3 種可能存在的交流基因的轉運模型。
4． 2． 1． 1 質膜包被轉運模型 在嫁接植物體內，砧木和接穗的遺傳物質以包含在質膜中的形式被轉運，這種情況可能包括以下 2 種途徑: \\( 1\\) 葉綠體、線粒體中遺傳物質的轉運。葉綠體或線粒體作為整體被轉運，或者分解后其遺傳信息再次被質膜包被形成凋亡小體，再轉運。\\( 2\\) 核遺傳物質的轉運。
細胞凋亡后，核遺傳物質被質膜包被在凋亡小體中轉運。細胞死亡后，其核 DNA 會被降解為 50 kb 的片段［34］，一些片段可能會逃脫水解酶的降解和細胞壁的束縛并被質膜包被，繼而被轉運至其他細胞。細胞質基因包含在質膜中，可能就是質體基因較核基因容易檢出的原因。
4． 2． 1． 2 病毒轉導模型 在病毒存在的情況下，砧木和接穗會以病毒為載體將其遺傳物質傳遞給對方。Ohta 在辣椒嫁接試驗中發現，如果在嫁接之前 1 個月給砧木接種單鏈 ＲNA病毒蠶豆萎蔫病毒\\( broadbean wilt virus，BWV\\) ，則變異體的總變異率比對照高 8 倍多［18］?？梢姴《驹诩藿又仓牦w內的基因交流中可能有極為重要的作用。
4． 2． 1． 3 蛋白協運模型 近年來，人們發現一些蛋白質分子能在植物體內被長距離運輸［35］。遺傳物質可能會與一些具有特定功能的蛋白質分子結合形成復合物后作為一個整體被轉運，隨后被其他細胞識別和吸收利用。與核酸結合的蛋白分子可能具有以下功能: \\( 1\\) 識別核酸并與其結合，形成相對較為穩定的復合物; \\( 2\\) 能夠與細胞膜上的某些蛋白分子相互識別，并使復合物轉出或轉入細胞; \\( 3\\) 協助核酸在新的細胞中發生相應的變化。
4． 2． 2 表觀遺傳學說 表觀遺傳學認為，嫁接后的植物由于處于一種特殊的環境，將會啟動其自身調控系統以應對不利環境，從而產生變異［36］。據報道，植物在不利環境中會對自身的 DNA 進行甲基化、組蛋白修飾等方式進行修飾，使其基因表達發生改變，并且這種改變是可以以孟德爾遺傳方式傳遞給后代的［36］。在嫁接植株中，接穗或者砧木由于嫁接能否使其基因發生可遺傳的改變還有待進一步研究。
4． 2． 3 寄生嫁接誘變 在以種芽法嫁接的資料中也有可遺傳的變異發生［5 －6，37］。由于種芽法的愈合方式不同于一般的嫁接，其誘變機制也可能存在一定的差異。在自然存在的寄生組合中，寄生植物與其宿主之間也存在一定的 HGT 現象［38 －40］。Davis 等在寄生植物中檢測到了一種從其宿主到寄生植物的 HGT［39］，Mower 等則發現了從寄生植物到寄主的HGT 模式［40］。在種芽法嫁接初期，生長在砧木莖干中的接穗胚根周圍會形成一定的黑色區，這一區域可能在寄生嫁接誘變中起一定的作用［41］。
5 存在問題與前景
嫁接技術操作簡單、實用，是農業生產中不可或缺的技術之一。遠緣嫁接不親和嚴重限制了該技術的推廣與應用，若能針對不同的情況找出不親和的具體原因，并通過一些巧妙的手段克服或減弱不親和現象，這在植物嫁接研究中具有特別重要的意義。關于遠緣嫁接親和性現在仍有以下幾個問題有待解決: \\( 1\\) 嫁接方法的改進。對于已經成功的嫁接組合，優化其嫁接方法，使嫁接操作更簡單快捷; 對于難以成活的嫁接組合，探索適當的嫁接方法使其成功。\\( 2\\) 尋求嫁接不親和的原因。從分子水平上探索遠緣嫁接親和與不親和的機理，找出影響嫁接成功的關鍵點，并找到一些能降低或消除這些影響的辦法，從而達到改善某些嫁接組合不親和性的目的。
\\( 3\\) 繼續開發遠緣嫁接應用的新領域，豐富人們的生活。
隨著人們對遠緣嫁接誘變現象的認識及逐漸運用，對其誘變機制的研究已經成為嫁接研究中的一個重要課題。遠緣嫁接誘變有以下幾個問題有待解決: \\( 1\\) 建立適當的遠緣嫁接體系，研究其當代及后代植株的遺傳及變異規律，探索變異來源及方向性; \\( 2\\) 提供更多關于遠緣嫁接誘變分子水平的證據; \\( 3\\) 探索嫁接誘變的機制，找出影響嫁接誘變的影響因素及其作用方式; \\( 4\\) 開拓遠緣嫁接誘變的應用領域，創造豐富的種質資源。
參考文獻:
［1］周肇基． 中國嫁接技藝的起源和演進［J］． 自然科學史研究，1994，13\\( 3\\) : 264 － 272．
［2］王幼群． 植物嫁接系統及其在植物生命科學研究中的應用［J］．科學通報，2011，56\\( 30\\) : 2478 －2485．
［3］賈 貞，韓天富． 嫁接技術在大豆生理和育種研究中的應用［J］．大豆科學，2010，29\\( 1\\) : 136 －142，150．
［4］劉用生． 中國古今植物遠緣嫁接的理論和實踐意義［J］． 自然科學史研究，2001，20\\( 4\\) : 352 －361．
［5］孟昭璜，蘆翠喬． 綠豆與甘薯嫁接的研究［J］． 華北農學報，1989，4\\( 4\\) : 34 － 38．
