作者:刘进平等 来源:BMCG 发布时间:2016/3/31 21:36:07
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破译乙烯刺激橡胶树增产分子机制

 

近日,海南大学农学院海南省热带生物资源可持续利用重点实验室刘进平课题组破译了乙烯刺激橡胶树增产分子机制。相关研究成果于3月29日在线发表在《BMC基因组学》上。

天然橡胶是世界上的四大工业原料(天然橡胶、钢铁、石油、煤炭)之一,而但巴西橡胶树是最主要的商业天然橡胶来源。自20世纪60年代起,发现利用乙烯利(乙烯的释放剂)刺激可促使橡胶树的胶乳产量提高1.5~2 倍,因此与乙烯利刺激相配套的割胶技术广泛应用于世界主要产胶国的天然橡胶生产,被誉为天然橡胶产业的技术革命。乙烯利刺激割胶技术于1971年传到我国,极大地促进了我国天然橡胶的生产。但是,由于一直以来没有鉴定出乙烯刺激影响的特定代谢途径,因此乙烯刺激橡胶树增产分子机制一直是个谜。而更令人困惑的是乙烯刺激后并不影响天然橡胶生物合成途径甚至还有抑制作用。

该研究组采用RNA测序和转录组分析方法,发现调节糖酵解的关键酶的表达上调,而异戊烯基焦磷酸(IPP)的生物合成途径差异基因并未显著富集的,甚至MVA途径中的限速酶基因HMGR表达略有下降。但是作为IPP与橡胶生物合成前体物的来源——糖酵解途径中的限速酶和关键酶基因显著上调表达,此外,乙酰辅酶A转化为酒精的代谢途径中的关键酶基因表达下调,因此,糖酵解途径加速运行以提供充足的IPP和天然橡胶生物合成前体,同时抑制乙酰辅酶A流向酒精合成,而不是影响橡胶生物合成途径本身,是乙烯刺激橡胶树胶乳增产的主要原因。另外,在橡胶树皮碳固定(加尔文循环)途径中的很多限速酶和关键酶基因也显著上调。因此,树皮加尔文循环通量提高会源源不断地提供碳水化合物以供胶乳再生,从而增加乙烯刺激效果的耐久性。

该研究成果对于乙烯刺激橡胶增产背后的分子机制的理解具有重要的理论意义,更重要的是,破译乙烯刺激橡胶增产背后的分子机制实际上是找到了限制天然橡胶生产的生物因子,该发现为橡胶树高产改良的分子诊断和基因工程育种奠定了基础。(来源:科学网)

 
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