近日，中國熱科院橡膠所采膠技術團隊在橡膠樹乙烯刺激增產分子機制研究方面取得新進展，研究揭示了刺激采膠中橡膠樹排膠依賴乙烯劑量的分子機制。
乙烯（利）可促進橡膠樹排膠，常作為增產刺激劑用于高效采膠。早期研究和生產實踐發現，橡膠樹排膠與乙烯（利）濃度或劑量呈正相關，因此低頻割制迭代、短線等高效采膠技術均采納了提高乙烯（利）劑量補償產量的策略，但提高乙烯劑量會誘發乳管內縮、死皮等不可逆的生理副作用。因此，確定合理的乙烯（利）劑量，科學調控橡膠樹產排膠，是構建高效安全采膠技術的重要技術問題。
該研究通過不同乙烯劑量下膠乳和樹皮的比較轉錄組分析，發現兩個組織中差異表達基因（DEG）表達水平變化具有明顯乙烯劑量和時間依賴性，稱為乙烯劑量依賴基因，他們涉及乙烯信號傳導、茉莉酸信號傳導、活性氧（ROS）調節、抗病等生理功能。膠乳和樹皮中乙烯劑量依賴基因的表達模式存在明顯差異。膠乳中的表達峰值出現滯后于樹皮，通常24小時后達到最高。且膠乳中特異地大量基因富集在乙烯信號途徑，包括乙烯信號轉導、乙烯響應（ERF）等。通過加權基因共表達網絡分析（WGCNA）等鑒定到一組乙烯劑量依賴基因，其中含有乙烯信號途徑基因ERF，即HbRAP2.3、HbERF110、HbERF3和HbERF1B，乳膠穩定性有關的基因，如HbPMCA4和HbGCL，以及與乳膠凝固有關的基因，例如HbGLU14和HbECH。互作試驗明確HbRAP2.3可通過“GCC盒”激活HbETR2、HbGLU14和HbECH等基因，表明HbRAP2.3在乙烯信號轉導、激活排膠等過程均發揮了關鍵作用。基于此，該研究提出了以HbRAP2.3為核心、涉及乙烯信號轉導放大、排膠相關基因表達激活的反饋回路。這些結果為乙烯信號轉導和橡膠樹排膠的復雜關系提供了新的見解，為未來優化乙烯刺激增產技術研究奠定了理論基礎。
圖1 橡膠樹排膠依賴乙烯劑量的分子機制
（A-D：HbRAP2.3激活乙烯信號轉導相關ETR、排膠相關GLU基因的表達；HbRAP2.3參與的乙烯信號轉導和排膠調控反饋回路）
相關研究成果以題為“New insights into ethylene-induced latex flow in a dose-dependent manner in rubber tree”的研究論文發表在《Industrial Crops & Products》（中科院1區top期刊）。中國熱科院橡膠研究所范睿深、萬炯為論文共同第一作者，仇鍵研究員為通訊作者。此研究得到海南省自然科學基金 (320MS111)以及現代農業產業技術體系建設專項資金（CARS-33）、云南省黃華孫專家工作站(202305AF150125）等的資助。原文獲取鏈接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.120012
責任編輯：天然橡膠處
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