近日，中國(guó)熱科院橡膠所采膠技術(shù)團(tuán)隊(duì)在橡膠樹(shù)乙烯刺激增產(chǎn)分子機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展，研究揭示了刺激采膠中橡膠樹(shù)排膠依賴乙烯劑量的分子機(jī)制。
乙烯（利）可促進(jìn)橡膠樹(shù)排膠，常作為增產(chǎn)刺激劑用于高效采膠。早期研究和生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，橡膠樹(shù)排膠與乙烯（利）濃度或劑量呈正相關(guān)，因此低頻割制迭代、短線等高效采膠技術(shù)均采納了提高乙烯（利）劑量補(bǔ)償產(chǎn)量的策略，但提高乙烯劑量會(huì)誘發(fā)乳管內(nèi)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(xué)調(diào)控橡膠樹(shù)產(chǎn)排膠，是構(gòu)建高效安全采膠技術(shù)的重要技術(shù)問(wèn)題。
該研究通過(guò)不同乙烯劑量下膠乳和樹(shù)皮的比較轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)組織中差異表達(dá)基因（DEG）表達(dá)水平變化具有明顯乙烯劑量和時(shí)間依賴性，稱為乙烯劑量依賴基因，他們涉及乙烯信號(hào)傳導(dǎo)、茉莉酸信號(hào)傳導(dǎo)、活性氧（ROS）調(diào)節(jié)、抗病等生理功能。膠乳和樹(shù)皮中乙烯劑量依賴基因的表達(dá)模式存在明顯差異。膠乳中的表達(dá)峰值出現(xiàn)滯后于樹(shù)皮，通常24小時(shí)后達(dá)到最高。且膠乳中特異地大量基因富集在乙烯信號(hào)途徑，包括乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、乙烯響應(yīng)（ERF）等。通過(guò)加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)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(hào)途徑基因ERF，即HbRAP2.3、HbERF110、HbERF3和HbERF1B，乳膠穩(wěn)定性有關(guān)的基因，如HbPMCA4和HbGCL，以及與乳膠凝固有關(guān)的基因，例如HbGLU14和HbECH。互作試驗(yàn)明確HbRAP2.3可通過(guò)“GCC盒”激活HbETR2、HbGLU14和HbECH等基因，表明HbRAP2.3在乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、激活排膠等過(guò)程均發(fā)揮了關(guān)鍵作用。基于此，該研究提出了以HbRAP2.3為核心、涉及乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)放大、排膠相關(guān)基因表達(dá)激活的反饋回路。這些結(jié)果為乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和橡膠樹(shù)排膠的復(fù)雜關(guān)系提供了新的見(jiàn)解，為未來(lái)優(yōu)化乙烯刺激增產(chǎn)技術(shù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
圖1 橡膠樹(shù)排膠依賴乙烯劑量的分子機(jī)制
（A-D：HbRAP2.3激活乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)ETR、排膠相關(guān)GLU基因的表達(dá)；HbRAP2.3參與的乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和排膠調(diào)控反饋回路）
相關(guān)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(fā)表在《Industrial Crops & Products》（中科院1區(qū)top期刊）。中國(guó)熱科院橡膠研究所范睿深、萬(wàn)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(xué)基金 (320MS111)以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)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(zé)任編輯：天然橡膠處
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