近日，中國熱科院橡膠所采膠技術(shù)團隊在橡膠樹乙烯刺激增產(chǎn)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(chǎn)刺激劑用于高效采膠。早期研究和生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，橡膠樹排膠與乙烯（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）劑量補償產(chǎn)量的策略，但提高乙烯劑量會誘發(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，科學調(diào)控橡膠樹產(chǎn)排膠，是構(gòu)建高效安全采膠技術(shù)的重要技術(shù)問題。
該研究通過不同乙烯劑量下膠乳和樹皮的比較轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)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(diào)節(jié)、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(xiàn)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(zhuǎn)導、乙烯響應(yīng)（ERF）等。通過加權(quán)基因共表達網(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(zhuǎn)導、激活排膠等過程均發(fā)揮了關(guān)鍵作用。基于此，該研究提出了以HbRAP2.3為核心、涉及乙烯信號轉(zhuǎn)導放大、排膠相關(guān)基因表達激活的反饋回路。這些結(jié)果為乙烯信號轉(zhuǎn)導和橡膠樹排膠的復雜關(guān)系提供了新的見解，為未來優(yōu)化乙烯刺激增產(chǎn)技術(shù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
圖1 橡膠樹排膠依賴乙烯劑量的分子機制
（A-D：HbRAP2.3激活乙烯信號轉(zhuǎn)導相關(guān)ETR、排膠相關(guān)GLU基因的表達；HbRAP2.3參與的乙烯信號轉(zhuǎn)導和排膠調(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(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)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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