次生乳管是天然橡胶合成和贮存的场所,是由橡胶树树干树皮中维管形成层细胞分裂分化而来.次生乳管的数量与天然橡胶产量直接相关,而这些乳管的数量取决于形成层分化次生乳管的频率(乳管分化能力),是橡胶树产量育种的主要指标.前期研究中,我们发现组蛋白去乙酰化酶(HDA)抑制剂曲古抑菌素A(TSA)能诱导橡胶树乳管分化且组蛋白去乙酰化酶基因(HbHDA6)能够参与橡胶树乳管分化调控.由于组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制尚未阐明,因此该文使用冠菌素(COR)诱导橡胶树形成层分化产生次生乳管的实验系统,以分离形成层组织为材料,构建酵母双杂交 cDNA 文库,以HbHDA6 基因为诱饵来筛选酵母双杂交文库,确定与 HbHDA6 相互作用的蛋白.结果表明:(1)利用Gateway技术构建的均一化COR诱导橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库,初级文库的容量为 6.34×106 CFU·mL-1,总单克隆数为1.27×107,文库重组率为100%;次级文库的容量为7.72×106 CFU·mL-1,总单克隆数为 1.54×107,文库重组率为 100%.初级文库和次级文库的插入片段平均长度分别为 1.1 kb和 1.2 kb.(2)成功构建了筛选 HbHDA6 互作蛋白的pGBKT7-HbHDA6 诱饵载体,并确认无自激活活性.(3)使用该诱饵载体对构建的酵母双杂交cDNA文库进行筛选,并通过NCBI_BLAST比对和去除重复以后,获得了 22 个与HbHDA6 发生互作的蛋白,包括CLP1、ERF3、ERF4、HSP82、LARP6a、APT5、PP2A、FBA6 等.该研究成果为解析组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制提供了理论基础,为转基因改良橡胶树的产胶潜力提供了候选基因,为高性能天然橡胶遗传改良育种提供了新线索.

巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)是重要热带经济作物之一,其次生代谢产物天然橡胶(NR)是中国重要的工业原料及战略物资.植物激素对植物生长发育、萌发和环境应答等多方面均具有重要调控作用.本文详细介绍了乙烯、脱落酸、油菜素内酯和赤霉素4种植物激素在橡胶树生长发育、橡胶生物合成、产排胶和品质形成等关键环节中应用的研究进展,并展望4种激素在提高橡胶树产排胶机制研究中的应用前景,为支撑橡胶产业发展提供理论支撑.

橡胶树(Hevea brasiliensis)种子催芽生长一般使用沙床培育,沙子是不可再生资源,为了选择一种适合橡胶树种子培育方式来替代对沙子的依赖,该研究通过水培、悬空培育和传统的沙培比较橡胶树实生苗第1蓬叶稳定时,苗木的生长势、生理指标及养分含量.结果表明,水培实生苗地上部株高、茎粗、叶面积的长势最佳,壮苗指数和生物量的含量最高,但其根太长,根相对较细.水培的叶、茎、根的可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸、超氧化物歧化酶的含量均较低;水培和悬空培育的叶片和茎的叶绿素、类胡萝卜素及根系活力的含量没有显著性差异,均高于沙培.水培的叶、茎、根中的氮和磷含量最低,沙培的最高;而水培实生苗根和茎中钾的含量较高,叶片中含量与悬空培育、沙培均没有显著性差异;悬空培育在叶、茎、根中钾的含量最低.水培促进了苗木的生长,降低干旱胁迫,提高养分利用率,但后续还需调控根系,建设良好根团.悬空培育的苗木长势较弱,还需进一步完善方法.

对实验室分离保存的一株橡胶炭疽菌(Rubber tree anthracnose)进行鉴定并对其拮抗药剂进行筛选,为橡胶树炭疽病的防治提供理论基础.通过分子生物学与形态学相结合的手段对该菌株进行鉴定,对其生物学特性进行研究,并且比较生防菌剂与化学药剂对该菌株的抑菌效果.结果表明:通过分子生物学与形态学将该菌株鉴定为果生刺盘孢菌(Colletotrichum fructicola),命名为HD-1.其最适生长的培养基、碳源、氮源分别为马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)、山梨醇和牛肉浸膏,最适pH值为8.0.通过测试和比较发现,咪鲜胺、苯醚甲环唑和贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)HN-2正丁醇提取物对菌株HD-1抑制效果明显,并且通过显微镜观察发现只有HN-2正丁醇提取物处理后的菌丝发生了膨大现象.实验结果将为对田间橡胶树炭疽病的防控提供理论依据和技术支撑.

橡胶树(Hevea brasiliensis)是广布于热带地区的经济林木,是战略物资天然橡胶的主要来源,其物候学的研究对胶园生产管理和评估热带地区植被对全球气候变化的响应方面具有重要意义.早期的物候研究主要服务于苗木繁育、割胶规划和抗逆栽培等生产应用;利用遥感监测植被物候日趋成熟,已广泛应用于橡胶树并成为主流的物候监测方法;橡胶树物候具有明显的时空异质性,对气候变化的响应较为复杂,其中温度和降水是关键影响因子,同时内因(品系、基因和树龄等)和外因(种植密度、地理位置和农业措施等)也共同影响了其物候.为更好服务天然橡胶产业的可持续发展和热区气候变化科学研究,未来的橡胶树物候研究应重点关注多源遥感数据的协同重建、物候指标提取算法的普适化和遥感预测模型的精准化.该文系统梳理了橡胶树物候的监测方法、服务价值、时空格局,提出了存在问题及未来研究方向.

目的:克隆得到白花前胡花发育关键基因CAULIFLOWER(CAL)并对其进行原核表达和基因表达分析.方法:根据白花前胡转录组数据中的基因序列信息,通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)从白花前胡中克隆CAL基因,命名为PpCAL1 和PpCAL2.构建原核表达载体pET-32a-PpCAL1 和pET-32a-PpCAL2,并转化至大肠埃希菌Transetta(DE3)进行诱导表达.运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析抽薹开花前后白花前胡不同组织的基因相对表达量.结果:PpCAL1 和PpCAL2 的开放阅读框(ORF)长度分别为 645、738 bp,分别编码 214、245个氨基酸.结构功能域分析表明,PpCAL1 和PpCAL2 蛋白都具有MADS_MEF2_like和K-box保守结构域.原核表达结果显示,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷可成功诱导目的蛋白表达.系统进化树分析显示,白花前胡PpCAL1 与胡萝卜DcCAL聚为一支,白花前胡PpCAL2 与橡胶树HbCAL聚为一支.基因表达结果显示,PpCAL1 和PpCAL2 在不同组织中均在开花后表达量上调.结论:克隆并分析白花前胡PpCAL1 和PpCAL2 基因,为进一步研究白花前胡开花基因提供参考.

目的:建立深绿卷柏和江南卷柏的HPLC特征图谱及其中穗花杉双黄酮、橡胶树双黄酮、7,4',7'',4'''-四-O-甲基穗花杉双黄酮3种成分的含量测定方法,对两药材进行质量比较分析.方法:采用HPLC法研究两种药材的特征图谱和含量测定方法,并对样品进行分析.结果:深绿卷柏与江南卷柏的HPLC特征图谱中分别有12个和11个共有峰,但两者的共有峰仅有3个,说明化学成分差异显著.深绿卷柏中穗花杉双黄酮、橡胶树双黄酮及7,4',7'',4'''-四-O-甲基穗花杉双黄酮的含量分别为1.12～ 1.79 mg/g、0.38 ～0.60 mg/g、0.14～0.27 mg/g,而江南卷柏中没有检测到橡胶树双黄酮,且7,4',7'',4'''-四-O-甲基穗花杉双黄酮含量极低.结论:深绿卷柏和江南卷柏的HPLC指纹图谱中化学成分种类及共有成分含量具有显著差异.研究结果为两类药材的鉴别及质量控制提供了参考依据.

于2009-2016年每年12月中旬,对2008年定植保存在“农业部景洪橡胶树种质资源圃”内来自4个国家的364份橡胶树魏克汉种质资源1740株林木的年度径围生长量进行了跟踪观测,2016年12月底对其枝下高、主干通直度、主干分杈、侧枝分枝轮、侧枝粗细、侧枝分枝角、侧枝伸展等指标进行了观测,统计分析了年度径围生长规律及变异情况;以364份种质资源的调查数据对8个指标的遗传多样性指数进行了分析,并分别以基因型和国家为单位进行了多指标综合聚类,旨在为揭示橡胶树魏克汉种质资源遗传多样性及合理保护和利用提供理论依据.研究结果表明,可以根据林木的茎粗生长量将保存的364份魏克汉种质资源划分成3个类群,依次为缓慢型(径围＜50 cm)、中间型(径围在50 ～ 60 cm)、速生型(径围＞60 cm),其中,8年生时径围总生长量平均为52.88 cm,变幅为41.50 ～64.00 cm;缓慢型均值为47.49 cm,变幅为40.50～49.75 cm;中间型均值为54.02 cm,变幅为50.00～59.75 cm;速生型均值为61.07 cm,变幅为60.00 ～64.00 cm;速生型与缓慢型之间均值相差13.58 cm.从变异程度来看,总体、缓慢型、中间型、速生型等年度间变异系数变幅依次为10.87％ ～ 25.81％、10.20％ ～26.89％、9.32％ ～25.62％、8.64％ ～20.78％.随着林龄的增加,3类群体连年生长量与年平均生长量均呈现出先增大后降低的趋势,且两者在8年间只出现了1次相交,相交时间在3～4年生之间,速生型相交时间较晚一些.年度间径围生长量相关性分析表明,缓慢型和中间型群体相关性均达到极显著正相关(除中间型1年生与8年生间相关性不显著外),速生型群体3年生后各年度间相关性达到极显著正相关.8个指标的遗传多样性指数从大到小排序依次为:枝下高(1.835)＞径围生长量(1.713)＞侧枝分枝轮(1.222)＞侧枝粗细(1.192)＞侧枝分枝角(1.079)＞主干通直度(1.032)＞主干分杈数(0.991)＞侧枝伸展(0.579),多数指标遗传多样性指数偏小.聚类结果表明,来自同一国家的种质大部分聚在一组或几组;4个国家种质关系最为密切的是印度尼西亚和马来西亚,其次是印度尼西亚和中国,距离较远的是斯里兰卡.综上可知,国内保存的橡胶树魏克汉种质资源8个性状变异程度不大,遗传多样性丰度低.建议在进行早期选择时,以较小的林龄(如2年生)进行淘汰选择,以较大的林龄(如4年生)进行速生资源选择,其中7份速生型种质资源可直接用来培育胶木兼优无性系或作为亲本材料进行杂交育种.

为解析杜仲BR 相关基因功能,本研究通过前期构建的杜仲转录组数据库注释的信息,获得BRI1同源序列.设计特异性引物,以杜仲基因组DNA 及cDNA 为模板进行PCR 扩增克隆得到3 612 bp cDNA 序列,命名为EuBRI1.序列分析发现EuBRI1 是一个无内含子的完整开放阅读框,编码1 203 个氨基酸的蛋白.分析表明,EuBRI1 为稳定亲水性蛋白,相对分子质量为131.361 kD;理论等电点pI 为6.31;对其二级结构分析显示α-螺旋占31.50％,无规卷曲占55.94％,延伸链占12.55％,EuBRI1 含信号肽序列和跨膜结构以及 BRI1 家族激酶的保守结构域.进化树分析表明,EuBRI1 蛋白序列与醋栗番茄(Solanum pimpinellifolium) BRI1 进化上较接近,与橡胶树(Hevea brasiliensis) BRI1 相对等较远.研究结果为进一步阐明杜仲BR 相关基因的功能奠定基础.

CPP基因家族是广泛存在于动植物中,成员数目较少的一类转录因子家族,在植物生殖发育和细胞分裂过程中起着重要的调控作用.本研究以橡胶树优良品种‘热研7-33-97’为供试材料,通过RT-PCR方法,在橡胶树花器官中克隆到一个CPP基因,命名为HbCPP1(登录号为MF360959).序列分析表明,HbCPP1基因开放阅读框为1 755bp,编码584个氨基酸,蛋白质分子量为63.676kDa,等电点(PI)为8.4.序列多重比对结果显示,Hb-CPP1蛋白具有CPP蛋白的特征基序,含有2个保守的CXC结构域和1个比较保守R结构域.进化树分析表明,HbCPP1属于A亚族基因,与其近缘物种木薯的MeCPP基因以及麻风树的JcCPP7基因同源性较高,进化关系较近.氨基酸组分、理化性质以及蛋白结构预测分析显示,HbCPPl蛋白是一个不具有跨膜结构和信号肽的不稳定亲水蛋白,可能定位于细胞核,其二级结构主要由两个蛋白结合区域和多个无规则的卷曲螺旋组成,其三级结构中CRC结构域构成了该蛋白的核心结构.利用QRT-PCR对HbCPP1基因在橡胶树不同组织中的表达量进行检测,分析结果表明HbCPP1基因在橡胶树茎尖、花序以及雌花中特异性高调表达.在干旱、盐、高温胁迫以及ABA处理下,HbCPP1基因的表达量呈显著下调表达;而在低温处理下,HbCPP1基因的表达量则呈显著上调表达,推测HbCPP1基因可能参与了橡胶树花器官发育以及对多种非生物学胁迫的响应过程.