乙烯利刺激橡胶树增产及其分子生物学基础

本文介绍近年来乙烯利刺激橡胶树增产的分子生物学研究进展,讨论乙烯利刺激橡胶树胶乳增产的可能原因,并对这一领域今后研究的发展趋势进行了展望。     

使用微丝骨架解聚剂对橡胶树进行刺激采胶的研究

初步研究了不同浓度的(1%,5%,10%)KI、饱和浓度的大环内酯作为微丝骨架解聚剂对橡胶树的刺激排胶效果.2%的甲基纤维素处理的橡胶树作为空白.测定了各处理橡胶树的胶乳产量及胶乳的6种生理参数,即干胶含量、总固形物含量、蔗糖含量、无机磷含量、硫醇含量以及镁离子含量.结果表明施用1%KI和饱和浓度大环内酯的橡胶树胶乳产量大量增加,其增产幅度与作为天然橡胶常用刺激采胶剂--0.3%的乙烯利的增产幅度大致相当.比较通过1%KI和饱和浓度大环内酯刺激采胶的胶乳和0.3%的乙烯利刺激采胶的胶乳的各生理参数发现,3种处理得来的胶乳干胶含量和总固形物含量并没有明显的差别,但各处理的其它4个生理参数却差别明显,这意味着KI和饱和浓度大环内酯使橡胶树胶乳增产机制可能与乙烯利的机制不同.值得一提的是,高浓度的KI对橡胶树有明显的副作用,长时间的使用会引起橡胶树死皮病的发生.     

乙烯利诱导胶乳基因HbEtIe的克隆与表达分析

在成功构建巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳差异表达cDNA消减文库的基础上,利用RACE技术成功克隆了一个新的乙烯利诱导表达胶乳基因HbEtIe。分析表明,该基因含有1个158 bp的内含子和2个长度分别为92 bp和178 bp的外显子;cDNA全长551 bp,包含1个270 bp的完整阅读框,174 bp的3′-UTR和107 bp的5′-UTR,推导氨基酸序列中含有一个未知功能结构域DUF581。HbEtIe基因在乙烯利刺激条件下的胶乳中特异性表达并受到乙烯利的调控,其表达量随处理时间的延长而增强。HbEtIe基因与拟南芥衰老相关基因SAG102具有较高的同源性暗示,HbEtIe可能参与了乙烯利诱导巴西橡胶树乳管衰老的分子调控。     

巴西橡胶树橡胶生物合成关键基因REF,SRPP,HRT1和HRT2的表达分析

橡胶延长因子REF、小橡胶粒子蛋白SRPP、橡胶转移酶HRT1和HRT2是巴西橡胶树胶乳中的主要橡胶粒子蛋白,它们在橡胶生物合成中发挥重要作用,与橡胶树胶乳产量密切相关。为进一步探明REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达与橡胶树胶乳产量之间的关系,以成龄未开割橡胶树无性系热研7-33-97胶乳为材料,通过实时荧光定量PCR的方法,对割胶伤害、外源乙烯利和茉莉酸刺激的处理条件下,橡胶树胶乳中的REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达进行了分析。结果表明,随着割胶刀次的增加,REF基因在第4刀的表达量最高,而SRPP、HRT1和HRT2基因则在第6刀表达量达到最高;而在乙烯利和茉莉酸刺激处理下,REF、SRPP、HRT1和HRT2基因均在刺激8 h后表达量达到最高。因此,割胶(机械伤害)、外源乙烯利和茉莉酸刺激促进橡胶树产胶可能与它们提高橡胶生物合成相关橡胶粒子蛋白REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达具有密切关系。     

巴西橡胶树APX基因家族成员的鉴定及表达分析

活性氧是一类含氧的化学活性小分子,会对细胞的结构和功能产生危害。抗坏血酸过氧化物酶(APX)是活性氧清除系统的关键成员之一,对于维持植物体内活性氧代谢平衡有着重要作用。通过生物信息学方法,本研究从橡胶树全基因组序列中鉴定出8个HbAPXs。进化树分析显示这些成员可归为2个亚类;基因结构结果显示每个成员至少含有4个内含子;转录组数据分析表明HbAPXs在橡胶树不同组织、叶片不同发育时期及乙烯利处理后不同阶段胶乳中的表达存在差异,其中HbAPX3和HbAPX8可能在叶片发育和胶乳活性氧代谢调控中起关键作用。橡胶树HbAPXs的鉴定为深入探索橡胶树生长发育及响应外界胁迫中的分子机制提供一定基础。     

巴西橡胶树HbMKK4基因的克隆及表达分析

采用RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’中克隆了1个促分裂原活化蛋白激酶的激酶(MKK)基因HbMKK4。该基因全长cDNA序列1 580bp,编码框1 059bp,编码352个氨基酸,含有S_TKc结构域,其编码蛋白的分子量为38.83kD,理论等电点为9.36。实时荧光定量PCR结果显示,HbMKK4在橡胶树的根、树皮、胶乳及叶片中均有表达。割胶、茉莉酸甲酯和乙烯利均能上调胶乳中HbMKK4基因的表达,基因相对表达量分别在割胶后2h、茉莉酸甲酯处理8h和乙烯利处理4h后达到最高。研究结果推测HbMKK4可能通过MAPK信号途径参与茉莉酸信号途径的响应,可能在天然橡胶生物合成调控中起关键作用。     

巴西橡胶树响应低温逆境的生理特征及其调控机制

低温是非传统植胶区巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）种植的重要限制因子。低温能够引起巴西橡胶树细胞结构、原生质胶体特性、水分状况、细胞渗透压、光合作用、呼吸作用、物质代谢和保护酶系统等发生一系列改变,最终影响植株的生长发育。目前已从巴西橡胶树中克隆出一些抗寒相关基因,但是巴西橡胶树响应低温胁迫的调控机制仍不十分清楚。本文综述了巴西橡胶树对低温逆境响应的生理特征及其应答调控机制,以期为深入研究巴西橡胶树抗寒机制提供参考。     

巴西橡胶树液泡ATP酶F亚基基因克隆及表达

根据筛选文库时获得的EST序列信息,利用RACE技术分离了一个巴西橡胶树ATP酶 F亚基基因,命名为HbVHA-F.结果显示,该基因cDNA全长658 bp,含有完整的阅读框架,编码130个氨基酸.序列比对及结构预测分析表明,HbVHA-F编码的氨基酸序列与杨树、水稻、黄麻、小麦和香蕉中相应基因氨基酸序列的一致性分别达到88.46%、86.15%、84.62%、83.85%和74.62%,与杨树一致性最高,并与其他高等植物聚为一类.半定量RT-PCR分析显示,割胶(机械伤害)和乙烯利能够诱导HbVHA-F基因的表达.HbVHA-F基因可能通过转录表达调节参与了乙烯利刺激橡胶树增产的分子调控.     

橡胶树DELLA基因HbRGL1的克隆与表达分析

DELLA蛋白属于植物特异性GRAS家族,是植物生长的负调控因子。为揭示橡胶树DELLA基因在橡胶树生长发育中的分子调控机制,本研究从橡胶树热研7-33-97中克隆HbRGL1的cDNA全长序列,含1 851 bp的ORF,编码616个氨基酸。生物信息学分析表明HbRGL1属于不稳定的亲水蛋白,定位在细胞核上,含有DELLA和GRAS保守结构域。系统进化关系分析表明HbRGL1与橡胶树HbGAIL、木薯MeGAIL、蓖麻RcGAI、麻风树JcGAI聚为一类。qRT-PCR分析表明HbRGL1在橡胶树不同组织中的表达量差异显著,在花中的表达量最高。在生长素（IAA）、乙烯利（ET）和脱落酸（ABA）等不同激素处理叶片中HbRGL1表达量均呈现显著上调趋势,尤其对赤霉素（GA3）的应答具有反应快速且上调表达倍数最高。本研究为进一步阐明HbRGL1在橡胶树生长发育中的功能奠定理论基础。     

巴西橡胶树一个AP2／EREBP转录因子的克隆及表达分析

本文采用RACE技术从巴西橡胶树中鉴定出一个AP2／EREBP转录因子。该转录因子全长cDNANl225bp,最长开放阅读框699bp,预测编码蛋白包含232个氨基酸;序列比对分析发现,该转录因子具有一段保守的AP2／EREBP结构域,与拟南芥Soloist（At4g13040）具有较高的相似性,将该基因命名HbSoloist。半定量胙PcR分析结果表明,HbSoloist在巴西橡胶树的胶乳、叶片、树皮和花中均有表达。与健康橡胶树相比,死皮树胶乳HbSoloist表达量明显下降。研究发HbSoloist表达受乙烯利、茉莉酸和低温处理调控,表明HbSoloist基因可能在巴西橡胶树乙烯、茉莉酸和低温反应中发挥作用。     

巴西橡胶树importin和exportin基因的克隆及其乙烯响应规律分析

为了解巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中importin和exportin基因的功能,采用RACE技术从巴西橡胶树中克隆了他们的c DNA全长,分别命名为Hb IMP和Hb XPO。结果表明,Hb IMP全长4170 bp,编码1115个氨基酸;Hb XPO全长4108 bp,编码1081个氨基酸。Hb IMP和Hb XPO分别与importin5和exportin1A亚家族的同源性最高。Hb IMP包含18个外显子,17个内含子,而Hb XPO包含30个外显子,29个内含子,且在上游调控序列中都存在乙烯响应元件ERELEE4和LECPLEACS2。在无乙烯刺激情况下,Hb IMP和Hb XPO在根、茎、叶、皮中有表达,但在胶乳中几乎检测不到表达;乙烯处理后Hb IMP和Hb XPO在胶乳中被明显诱导表达。因此,推测Hb IMP和Hb XPO参与了乙烯诱导蛋白出入细胞核的转运。     

橡胶树“死皮”及其防控策略探讨

天然橡胶是一种重要的工业原料,在2 000多种产胶植物中,巴西橡胶树(Hevea brasiliensisMuell.Arg.)以橡胶含量高、质量好、经济寿命长、易采收等独特优点成为天然橡胶的主要来源。作为典型的热带雨林乔木,全球适合橡胶树种植的土地资源极其有限,因而增加橡胶树的单位面积产量一直都是橡胶生产的核心任务。随着高产无性系的大力推广和乙烯利刺激割胶制度的广泛应用,橡胶单产目前已达到了前所未有的高度。然而,由于种种原因,橡胶树产排胶过程中会出现割线局部或全部不排胶的现象,即所谓的"死皮"。"死皮"给橡胶生产带来了巨大的损失(每年造成的干胶损失已超过15%),目前已成为制约橡胶树单产提高的主要因素。由于"死皮"成因的复杂性,至今对"死皮"的发生发展规律知之甚少。结合生产实践,讨论了不同"死皮"类型的主要特征和发生规律,并针对不同"死皮"类型、严重程度提出了一些切实可行的防控策略。     

巴西橡胶树中小檗碱桥酶HbBBE1在逆境胁迫中的作用（英文）

小檗碱桥酶(BBE,EC1. 5. 3. 9)是小檗碱生物合成中的关键酶。通过PCR扩增,克隆了橡胶树中HbBBE1基因。HbBBE1的启动子区域含有光、赤霉素、水杨酸、机械伤害、真菌诱导子、防御和应激反应元件。通过预测发现,HbBBE1蛋白质含有一个信号肽、一个跨膜区域、FAD结合结构域和特异性BBE结构域,它与木薯中的具有相同残基的BBE蛋白质具有80. 1%的相似性。分析HbBBE1基因在橡胶树不同组织中的表达发现,其在乳胶中的表达量最高。白粉病侵染、干旱、高强度光照、过氧化氢、未割胶树割胶处理和机械伤害处理都能显着上调HbBBE1的表达。此外,外源激素赤霉酸、水杨酸、乙烯利、茉莉酸甲酯和脱落酸处理也均可显著诱导HbBBE1的表达。在这些处理中,HbBBE1被赤霉酸刺激后表达量迅速升高,且在0. 5 h达到最大值(6. 3倍)。在脱落酸、乙烯利和过氧化氢等处理下,HbBBE1的表达显著;与未处理的对照相比,其表达倍数达数十倍。综上所述,我们的研究表明HbBBE1在响应橡胶树中的生物和非生物胁迫中起多种作用。     

橡胶树中橡胶的生物合成与调控

介绍橡胶树橡胶生物合成的分子过程、参与合成的主要酶类和辅助因子,以及割胶、生长调节物质（茉莉酸和乙烯等）和基因工程技术调控橡胶合成的研究进展。     

巴西橡胶树转录中介体HbMed25基因克隆与表达分析

转录中介体(mediator,Med)中的Med25基因在植物的组织发育、器官发生、胁迫响应以及调控茉莉酸(JA)信号途径等方面起重要调控作用。该文在巴西橡胶树基因组序列中找到了橡胶树Med25基因的序列,通过RT-qPCR和RACE技术克隆HbMed25基因的全长序列并进行生物信息学预测分析结果显示,HbMed25基因包含2 655 bp的开放阅读框,编码884个氨基酸,蛋白分子量为95 kD,理论等电点为8.68,疏水性蛋白,亚细胞定位最可能为细胞核。Real-time PCR分析结果显示,HbMed25基因在树皮中表达量最高,在植物激素JA处理的形成层和胶乳材料中HbMed25基因在处理早期(1 h和2～4 h)上调表达,受割胶处理HbMed25基因在处理早期上调表达且对高产的橡胶树品系(CATAS 8-79和CATAS 7-33-97)的割胶处理响应更明显。综上结果认为,HbMed25基因极大可能参与了JA信号途径的调控,对阐明JA诱导橡胶树次生乳管分化的分子调控机制具有促进作用。     

文摘

巴西橡胶树的施肥量与刺激的关系马来西亚的全国性试验,探讨用2,4,5—T 和乙烯利的刺激效应与氮、磷、钾、镁的施用量及养分消耗的关系。胶树的养分状况,特别是氮和钾似乎对刺激效应有密切的影响。试验断定,为确保刺激持续产生效应,应增加施肥量。以令金(Rengam)系土壤为例,没有刺激的胶树估计消耗33—196公斤的氮,而经刺激的胶树,消耗的氮达308—336公斤,钾为63—     

不同割制对橡胶树胶乳矿质养分流失的影响

为了研究不同割胶制度对胶乳矿质养分流失的影响,以成龄橡胶无性系PR107为研究材料,在1a的不同月份研究了5种割胶制度下干胶中矿质养分N、P、K、Ca、Mg的流失情况,分析了外界因素(如割胶频率、乙烯利刺激强度、月平均温、月降雨量等)对橡胶树胶乳养分流失量的影响情况,并建立了胶乳养分流失量与外界因素的直线回归方程,结果表明:(1)不论是传统割胶还是乙烯利刺激割胶,PR107胶乳中矿质养分的流失量大小顺序为:N>K>P>Mg>Ca;(2)与传统割胶相比,4种乙烯利刺激割制对PR107胶乳中矿质养分的流失量具有极显著的影响(P<0.01),加速了橡胶树养分的流失,其中N素增加了1.01～1.26倍,P素增加了1.19～1.53,K 素增加了1.26～1.58倍,Ca素增加了0.69～1.14倍,Mg素增加了1.02～1.51倍.在一定范围内,随着刺激强度或割胶频率的增加,每刀流失的养分数量呈下降趋势,但胶乳养分流失的总量却增加.(3)胶乳养分流失量与外界因素的直线回归方程达显著水平,在一定程度上可用于预测胶乳养分的流失量.     

水稻中乙烯生物合成关键酶OsACS和OsACO调控机制研究进展

乙烯在调控水稻(Oryzasativa)生长发育及胁迫响应中具有重要作用。乙烯生物合成的第1步是甲硫氨酸转化为S-腺苷甲硫氨酸(SAM),然后在ACC合酶(ACS)的催化下合成乙烯前体物质ACC,最后通过ACC氧化酶(ACO)生成乙烯。该文综述了水稻乙烯生物合成途径中2个关键酶OsACS和OsACO在转录及翻译后的调控机制,提出了一些未解决的问题,并展望了未来的研究方向,以期加深人们对乙烯生物合成复杂机制的理解。     

巴西橡胶树鲨烯合酶基因的克隆与序列分析

鲨烯合酶(SQS )是植物甾醇和三萜化合物生物合成途径中的关键酶。以巴西橡胶树为试验材料,提取胶乳总 RNA,利用 RT-PCR 以及 RACE 的方法克隆橡胶树鲨烯合酶 cDNA 编码区片段,并进行序列分析。结果表明：橡胶树鲨烯合酶 cDNA 编码区为1239 bp,编码413个氨基酸,命名为 HbSQS 。荧光定量分析表明鲨烯合酶基因在不同组织里表达水平存在明显差异,且受乙烯调控。     

温度响应的细菌生理生化特性调控研究进展

针对细菌对温度变化响应呈现的生理生化特性变化,总结了细胞内作为温度感应元件DNA、RNA及蛋白质分子如何响应温度变化,以及细胞调控生理生化特性的机制。重点介绍了典型的温度响应双组分系统的组成、结构及调控方式,如铜绿假单胞菌PG1480的CorS/CorR双组分系统响应温度的刺激调控细胞基因的表达,枯草芽胞杆菌的DesK/DesR双组分系统响应外界温度变化,调节编码脂肪酸去饱和酶基因des的表达,以及在嗜麦芽单胞菌中发现的LotS/LotR双组分系统,调控低温响应蛋白酶的表达。同时总结c-di-GMP作为第二信使参与温度响应双组分调控的机制;提出研究的热点问题和关键技术以及建议的研究策略。