基于最小数据集的云南橡胶林土壤质量评价

为了评估云南橡胶林土壤质量,以云南省河口、瑞丽、景洪3个典型橡胶产区5个不同林龄段(幼、中、近熟、成熟和过熟林)橡胶林土壤为研究对象,采集并分析0~10、11~20 cm和21~40 cm深度的土壤样品。将土壤容重、含水量、硝态氮、铵态氮、全氮、速效磷、全磷、速效钾、全钾、pH、有机质、脲酶、纤维素酶、过氧化氢酶、蔗糖转化酶等作为评价指标,运用主成分分析、相关性分析,结合Norm值筛选,构建土壤质量综合指数(SQI),对土壤质量进行定量评价。结果表明,土壤容重、硝态氮、全氮、全磷、全钾、有机质、脲酶7项指标进入最小数据集;SQI-TDS的范围0.29~0.56,平均值0.39,变异系数14.67%;SQI-MDS的最小值0.20,最大值0.53,平均值0.34,变异系数18.88%;相关性分析显示,2种评价结果具有较好的相关性。土壤质量综合指数随着定植年限的增长呈略微先降低后增加的趋势;3个植胶区土壤质量以三级和四级为主,土壤质量排序为景洪>河口>瑞丽。

巴西橡胶树查尔酮异构酶HbCHI基因家族的鉴定和基因功能初步验证

为了研究查尔酮异构酶(CHI)对橡胶树叶片发育过程中黄酮类化合物合成的影响,本研究利用CHI的功能域Chalcone(PF02431)鉴定橡胶树查尔酮异构酶Hb CHI基因家族成员,分析其蛋白序列理化性质、保守结构域、保守基序和系统进化树分析;利用qRT-PCR分析Hb CHI在橡胶树叶片发育过程中的表达模式;利用农杆菌介导的烟草瞬时表达技术分析Hb CHI2影响植物黄酮合成的功能。结果表明:从橡胶树基因组数据库中鉴定获得9个HbCHI基因家族成员(HbCHI1~HbCHI9),其编码的蛋白质包含177~474个氨基酸,等电点为5.1~9.52,主要为亲水蛋白;大部分HbCHI含有1~3个数量不等的基序,只有HbCHI1含有6个保守基序(motif1~motif6);系统进化分析显示,HbCHI1~HbCHI4是Ⅰ型CHI,HbCHI6~HbCHI9表现出脂肪酸结合位点,是Ⅲ型CHI,HbCHI5是Ⅳ型CHI;橡胶树HbCHI基因家族的相对表达量检测结果均表现出从小古铜期到成熟期先下降后上升的趋势,其中在淡绿期时的相对表达量最低,且总黄酮含量与CHI基因相对表达量变化趋势一致;相关性分析表明HbCHI2表达量与黄酮含量相关性最高,皮尔逊系数为0.97;在烟草中过表达HbCHI2促进了本氏烟草中类黄酮的生物合成,增加了叶片的总黄酮含量,是对照的2.13倍。本研究结果表明HbCHI2基因正调控橡胶树叶片中类黄酮生物合成。

铝处理对油茶花期光合荧光动力学特性的影响

以八年生“湘林210”油茶为试材,采用叶面喷施不同浓度铝溶液的方法,研究了铝胁迫对油茶花期叶绿素含量及光合荧光参数的影响,以期探究不同浓度铝处理对油茶花期光合荧光动力学特性的影响。结果表明:叶面喷施不同浓度铝溶液对油茶叶绿素含量影响不显著,但能调节光合有效辐射(PAR)吸收能力。0.05 mol·L^(-1)铝处理在12:10时PAR显著高于对照,0.10 mol·L^(-1)铝处理在多个时间点均有较高的PAR,说明适当浓度的铝处理能够增强PAR吸收,提升光合作用效率。非光化学淬灭系数(NPQt)日变化显示,0.15 mol·L^(-1)铝处理在多个时间点NPQt值最高,说明铝处理还能够通过增强光保护机制,提升油茶对高强度光照的适应性。光合系统Ⅱ有效量子产量(Φ2)在0.15 mol·L^(-1)铝处理中整体最高,进一步证实了铝处理有提高油茶光能利用效率的作用。综上,油茶可以通过调节光合荧光参数逐渐适应铝胁迫环境,保护自身免受光合系统的不利影响。

云研77-4胶乳生理参数分布特征及其胶乳生理诊断应用

以云南田野橡胶销售有限责任公司开割的云研77-4为研究对象,取胶样测定胶乳蔗糖、无机磷、硫醇和总固形物含量并分析参数分布特征。结果表明,三倍体橡胶树云研77-4胶乳生理参数的分布与二倍体的一样,呈正态分布。其总固形物含量平均值为34.64%,在35%~48%的范围内分布较集中;硫醇含量平均值为0.37 mM,在0.2~0.5 m M的范围内分布较集中;无机磷含量平均值21.52 mM,在15~25 mM的范围内较集中;蔗糖含量平均值14.64 mM,在15~20 mM的范围内较集中。胶乳生理诊断结果表明,该开割胶园整体采胶强度过高,建议调整采胶强度。

橡胶树体胚苗质量调查与分析

天然橡胶是我国重要的战略物资和工业原料,主要来源于橡胶树。橡胶树生长周期长,其苗木质量直接影响天然橡胶产业的发展,橡胶树体胚苗在前期研究中表现一致性好,且具有速生、高产的优势。海南省天然橡胶新型种植材料创新基地是当前规模生产的橡胶树体胚苗的基地,现生产品种有热研73397和热研917。本研究分析比较了热研73397体胚试管苗在2018—2020年间的株高、茎粗、叶片数、主根长等指标的差异性,比较了2020年2个品种各指标的差异性,并对不同年份不同品种进行分级比较,以期阐明橡胶树体胚苗规模生产的情况。结果表明:(1)2018—2020年,热研73397的株高、茎粗、叶片数、主根长度在各区间的比例相当;株高、叶片数、主根长度在3 a间的差异不显著;茎粗在2018和2019年之间差异显著,且3 a均值均在2.00 mm以上,最大值和最小值的差值仅为0.09 mm。(2)2020年,热研73397和热研917体胚苗的株高一致,均值均为8.0 cm,且大部分集中在5.0~10.0 cm,分别占66.13%、66.91%;热研73397和热研917的茎粗范围分别为0.80~4.23 mm、1.13~3.73 mm,均值分别为2.11 mm和2.18 mm,2个品种的茎粗在1.50~3.00 mm之间高度集中,分别占85.94%、83.82%;热研73397和热研917叶片数范围分别为0~6片和1~4片,2个品种叶片数绝大多数为1~3片,分别占88.82%、96.32%,其中热研917叶片数为2片的占比高达52.94%;热研73397的主根长度均值为9.5 cm,而热研917的为9.1 cm,2个品种的主根长度多数集中在8.0~12.0 cm之间,分别占74.12%、79.41%;方差分析结果表明,2020年2个品种的株高、茎粗、叶片数差异不显著,主根长度差异显著(P<0.05)。(3)2018—2020年调查的橡胶树体胚苗中,不同年份不同品种的橡胶树体胚苗,一级苗比例为19%~22%,二级苗比例为56%~62%。据此,规模化生产橡胶树体胚试管苗质量稳定,为橡胶树体胚苗生产工艺的推广应用提供参考。

橡胶树GT1和RRIM600的叶片结构及与白粉病抗性的相关性

橡胶树RRIM600和GT1品种是天然橡胶产业两个重要的橡胶品种,GT1品种抗寒、抗病,RRIM600为高产品种,但抗旱性和抗病性较差。为弄清这两个橡胶品种的叶片结构及其与白粉病抗性的相关性,采用石蜡切片法和显微观察方法,对RRIM600和GT1叶片进行解剖结构特征观察。结果表明:GT1的蜡质含量高于RRIM600,橡胶树的蜡质层形成一个屏障阻碍病原菌的入侵;两个品种的气孔数量、面积、密度等差异不明显,说明GT1和RRIM600的气孔与抗病性无相关性;橡胶树叶片厚、叶肉厚、结构疏松度大、海绵组织厚和上表皮薄可能更有利于白粉病菌侵染。蜡质含量与橡胶树白粉病抗性存在一定的相关性,而叶片的组织结构、气孔结构等特征对白粉病抗性的影响较小。

不同培育方式对橡胶树实生苗生理指标、养分及长势的影响

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。

控释尿素与普通尿素配施对橡胶树叶片和胶乳养分及产量的影响

为了明确控释尿素与普通尿素配施在橡胶树上的应用效果,通过2年田间试验,研究了减氮条件下控释尿素与普通尿素不同比例配施对橡胶树产量、叶片和胶乳矿质养分及土壤氮含量的影响,为橡胶树栽培管理中合理施氮提供技术支撑。结果表明:控释尿素与普通尿素配施可提高橡胶树干胶产量和叶片氮含量,与常规施肥相比,橡胶树干胶产量增幅为16.28%~39.13%(2021年)和7.94%~9.69%(2022年),叶片氮含量增幅为10.54%~19.17%(2021年)和10.24%~21.50%(2022年),控释尿素与普通尿素配施处理叶片氮含量均处于正常值以上。控释尿素与普通尿素配施还能够增加胶园肥穴土壤碱解氮含量,较常规施肥增加了11.27%~80.36%。控释尿素与普通尿素配施比例为50∶50时,橡胶树干胶产量(2022年)、叶片氮含量(2021—2022年)和土壤碱解氮含量(2021—2022年)均显著高于常规施肥。综上所述,在本试验条件下,控释尿素与普通尿素配施比例为50∶50能够获得较高的干胶产量,可改善叶片营养状况,维持土壤氮水平,有利于实现橡胶树施肥管理的绿色协同增效。

橡胶树热垦525胚性悬浮细胞系的建立及其胚性能力的维持

易碎胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系都是基因工程和细胞工程的理想受体材料。然而橡胶树(Hevea brasil-iensis)易碎胚性愈伤组织诱导频率低、耗时长,且其胚性能力通常随继代次数的增加而下降甚至完全丧失,限制了相关研究的持续开展。因此,快速获得易碎胚性愈伤组织,建立具有高效体胚发生能力的胚性悬浮细胞系,并尽可能较长时间维持其胚性能力是当前橡胶树基因工程和细胞工程研究的重要内容。本研究以橡胶树热垦525未成熟花药为外植体进行愈伤组织的诱导和胚性悬浮细胞系的建立,分析比较固液2种长期继代方式对维持其胚性能力的影响。结果表明:花药外植体在愈伤诱导培养基中获得的黄色致密初代愈伤组织体胚发生能力低,分散性差,不适合进行悬浮培养。将初代愈伤组织转移至胚性愈伤组织诱导培养基中培养70~80 d后,可观察到有胚性结构的形成和早期体细胞胚发生,同时周围长出鲜黄色小颗粒状易碎胚性愈伤组织。通过常规方法建立的Ⅰ型胚性悬浮细胞系具备胚性细胞的典型特征,体胚发生能力显著高于胚性愈伤组织,但在体胚发生过程中容易重新愈伤化;而通过筛选特定形态的胚性愈伤组织低密度启动悬浮培养建立的Ⅱ型胚性悬浮细胞系,在显微镜下可观察到细胞处在有序的胚性结构中,其体胚发生频率可达100%。在含2 mg/L2,4-D的液体培养中持续继代2 a后细胞明显老化且增殖缓慢,体胚发生能力几近丧失;而在去除2,4-D并添加低浓度脱落酸(0.1 mg/L)和水解酪蛋白(0.5 g/L)的固体培养基上持续继代2 a后,体胚发生能力仍能维持在较高水平。所建立的Ⅱ型胚性悬浮细胞系可为橡胶树遗传转化及原生质体培养等相关研究长期提供优质充足且状态相对稳定的材料来源。

6个橡胶树新品种在德宏州的区域性试验研究

为筛选出适宜德宏植胶区的橡胶树新品种,引进了热研879、热垦628、热研73397、IAN873、热垦525、湛试32713这6个橡胶树新品种,在瑞丽市进行生产性试种,并对引进品种的茎围、产量、干胶含量、死皮率、抗寒性等指标进行了评价。结果表明:(1)开割前热垦628、热研73397、IAN873的茎围增粗表现较好,第8年达开割标准;开割后湛试32713,热垦628、热研73397和热垦525的茎围平均净增粗较高、速生特性好。(2)平均株次干胶产量表现为热研879极显著高于对照,热垦628显著高于对照;单位面积干胶产量以热垦628与热研879较高,均与对照之间差异极显著;热垦628的平均干胶含量较低,显著低于对照,其他品种与对照之间差异不显著。(3)死皮率表现为热垦628>湛试32713>IAN873>热研879>热研525>云研77-4(CK)>热研73397,4、5级死皮率表现为热垦525>热垦628>热研73397>IAN873>热研879>湛试32713>云研77-4(CK)。(4)热垦628和湛试32713的抗寒性表现较好,IAN873、热研879和热垦525的抗寒性表现较差。鉴于6个橡胶品种在德宏州种植的综合表现,立地环境较好林段可优先选择种植高产品种热研879,以往有轻微寒害发生的林段可选择高产抗寒品种热垦628。

海南热研73397等5个橡胶树品种全年割胶周期生胶质量变化

天然橡胶的质量和性能与橡胶树品种、割胶生产、气象、物候等遗传和环境因素密切相关。为了探明橡胶树不同品种之间及4—12月全年割胶周期内生胶质量的差异与变化规律,本研究分析比较了PR107、RRIM600、热研917、热研73397和热研879等5个橡胶树品种胶乳所制备生胶的质量,并分析了各品种5月份胶乳所制备生胶的硫化特性和硫化胶的力学性能。结果表明:5个橡胶树品种生胶的门尼黏度值、氮(蛋白质)含量、挥发物含量、P0和PRI值等在4—12月全年割胶周期内表现出增加或下降的趋势,这些质量指标既反映出橡胶树品种间的基因型差异,又表现出受气象等环境因素变化的影响。其中,4个品种12月生胶的蛋白质含量均超过3.0%;热研917混炼胶的硫化特性与其他4个品种有明显差异;在S/2 d/3割制下,热研879硫化胶的拉断伸长率和拉伸强度最小。本研究结果一方面有助于指导橡胶树品种选育和割胶生产,另一方面也可以为高性能天然橡胶生产加工提供科技支撑。

橡胶树品种热试11-107比较试验初报

国外品种的引进和适应性评价在推动我国橡胶树发展上发挥重要作用。本研究以引进印度尼西亚橡胶树品种热试11-107为材料,参照育种技术规程布置品种比较试验,并对其茎围生长量、干胶产量、产排胶特性、天然橡胶质量等进行综合评价。结果表明:热试11-107开割前年均茎围增粗7.6 cm,开割后年均增粗3.0 cm,速生特性明显;开割前5年平均刀次干胶产量为58.41 g,干胶含量为33.37%,均显著优于对照品种RRIM600;热试11-107品种树皮中乳管列数多,排胶初速度快,堵塞指数低,硫醇含量显著高于对照,蔗糖含量与对照相当,具有良好的产排胶特性,产胶潜力大,且寒害适用能力较好。热试11-107天然橡胶分子量大,灰分含量高,塑性初值高,硫化胶的拉伸强度大,撕裂强度大,物理机械性能好。因此,热试11-107综合性状较好,适应我国植胶环境,可在Ⅰ类植胶区扩大试种。

橡胶树大筒苗培育方法VII.遮阴率的筛选

为了解不同遮阴环境下橡胶树(Hevea brasiliensis)大筒苗的生长及光合特性,明确大筒苗生长的适宜光照环境,以小苗芽接苗和组培苗为胚苗的橡胶树大筒苗为材料,设置5个遮阴处理:CK(全光照),S60、S70、S80和S90(分别为60%、70%、80%、90%遮阴率),观测其出圃时的生长指标和光合参数变化情况。结果表明,不同遮阴率对橡胶树大筒苗的生长、光合参数及出圃时顶蓬叶的叶面积和叶绿素相对含量均有极显著影响,且2种胚苗间差异显著。大筒苗的壮苗指数随遮阴率的增加呈现先增后降的趋势;与全光照相比,遮阴显著影响大筒苗的出圃率,但对定植成活率的影响较小;胚苗类型与遮阴处理的交互作用明显。全光照和过度遮阴(S90)均会明显抑制大筒苗的生长,不同胚苗的大筒苗最适遮阴率不同,小苗芽接苗大筒苗在S60、组培大筒苗在S80下的生长表现最好。因此,橡胶树大筒苗培育时应根据不同的胚苗类型选择适宜的遮阴措施。

不同类型橡胶园间作对竹芋生产力、经济效益和净温室气体排放的影响

【目的】构建和发展橡胶农林复合模式提高综合产出和生态效益,为保障海南省天然橡胶种植业可持续发展提供参考。【方法】以淀粉作物竹芋(Maranta arundinacea L.)为对象,在幼龄常规胶园(6龄)、幼龄(6龄)和成龄(20龄)的全周期胶园中进行间作,从光照、土壤养分、生产力、经济效益和温室气体排放方面,综合分析竹芋在不同类型胶园中的适宜性。【结果】幼龄常规胶园间作的光照条件最差,间作竹芋产量仅4750 kg/hm^(2),而幼龄和成龄全周期胶园中间作区域的光照条件较好,产量分别为27470和11190 kg/hm^(2),不同处理之间存在显著差异(P<0.05)。不同间作处理竹芋的生物量亦呈相同趋势。不同处理竹芋的营养成分(淀粉、粗蛋白和可溶性糖)总体上无显著变化。幼龄和成龄全周期胶园间作竹芋的经济效益分别为86185和9285元/hm^(2),而在幼龄常规胶园中间作则为-21415元/hm^(2)。从净温室气体排放方面看,仅幼龄全周期胶园间作竹芋处理为温室气体的汇(368 kg/hm^(2)),而其他两种处理则为温室气体的源。【结论】幼龄的全周期胶园间作竹芋具有最佳的生产力和经济效益,同时能兼顾一定的生态效益,是海南省适宜的橡胶农林复合模式。

橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值

本课题组前期在橡胶树原生质体中分别实现了基于CRISPR/Cas9-RNP及质粒介导的瞬时转化基因编辑,并以HbPDS基因为靶标,在橡胶树愈伤组织中实现了农杆菌介导的稳定转化基因编辑,并获得了出现白化表型的愈伤组织,但由于橡胶树愈伤诱导体胚的技术还不稳定,导致未能获得基因编辑植株。为了获得橡胶树基因编辑幼苗,本研究继续以HbPDS基因为靶标,改用橡胶树体胚为侵染受体,开展农杆菌介导的遗传转化,经潮霉素抗性筛选获得增殖的T_0代抗性体胚,通过Cas9基因分子检测共挑选出116个阳性转化体胚,通过对靶点处的测序检测发现有5个胚块发生了基因编辑,编辑效率为4.3%。通过植株再生程序,获得了2株再生植株,表型观测均是嵌合体,表现为同一编辑植株上同时存在绿色及白化叶片。同时取白化叶片和绿色叶片进行高通量测序,发现二者均已发生了基因编辑,除了1个白化叶片发生了纯合双等位突变之外,其余叶片均为嵌合突变。其中,白化叶片编辑细胞的占比介于86%~100%之间,而绿色部位编辑细胞所占比例介于66%~69%之间,说明橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值高于69%,介于70%~85%之间,为今后创制有表型的橡胶树基因编辑幼苗提供理论指导。同时,本研究证明了T_0代转化体胚及其获得的再生植株嵌合比例太高,不宜作为植株再生的材料,为今后通过对T_0代阳性体胚进行继代获得T_1代纯合体胚,并以T_1代体胚为转化受体获得纯合基因编辑植株提供思路。本研究首次公开报道获得了橡胶树基因编辑植株,尽管是嵌合植株,但也增进了对CRISPR/Cas9在橡胶树中作用的理解,为下一步在橡胶树中改进并应用基因编辑技术奠定基础。

橡胶树优良新品种云研80-1983选育报告

抗寒、高产一直是我国云南植胶区的核心育种目标。以高产、速生和抗逆为育种目标,通过人工杂交筛选出优株,经苗圃系比、高级系比及抗性试验的系统鉴定,结果表明,云研80-1983是一个速生、高产、早熟的橡胶树优良品种,可提早0.5~1 a开割,在高级系比区,植后第7年100 cm处茎围达52.7 cm,为RRIM600茎围(43.0 cm)的122.6%;第1~13割年干胶单株和单位面积产量分别为4.3 kg/株、1622.7 kg/hm^(2),分别为RRIM600干胶单株和单位面积产量(3.3 kg/株、1324.8 kg/hm^(2))的130.3%和122.5%。抗寒能力与RRIM600相当,弱于GT1和云研77-4,推荐在云南低海拔轻寒植胶区种植,该品种的育成为云南等植胶区优化品种结构,提高单位面积产量及产值提供了品种支撑。

海南省天然橡胶种植园更新策略分析

胶园更新是推广橡胶树新品种、新技术,提升生产能力,保障产业可持续发展的重要路径。海南省是我国天然橡胶重要生产基地,由于更新进度缓慢,老龄残次胶园比例高达25.23%,制约了天然橡胶生产能力提升。研究分析海南胶园树龄结构和品种结构,并通过微观调查数据进行验证,设置不同更新目标情境下海南胶园更新方案。比较分析发现,可行的情境是2026—2035年每年更新胶园21万亩,以确保2035年老龄胶园面积占比控制在15%以内。从政策支持、种苗供应、模式推广、科技创新等方面提出海南胶园更新发展的建议,以期为保障我国天然橡胶供给安全有效提供参考。

橡胶树HbPIP2;3的亚细胞定位与多聚化分析

水通道蛋白是一类高效转运水分子的膜内在蛋白,其在生物膜上以四聚体的形式起作用。天然橡胶在橡胶树的乳管细胞中特异合成,并在割胶过程以胶乳的形式被排出。胶乳系乳管细胞的胞质成分,其含水量高达70%,水分通过调节胶乳的粘稠度和乳管膨压进而影响橡胶树的产排胶能力,是决定胶乳产量的关键因素。前期研究显示,橡胶树乳管的水分平衡主要由质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic protein,PIP)特别是HbPIP2;3介导。为揭示HbPIP2;3调控乳管水分平衡的分子机制,本研究采用RT-PCR技术对其861 bp的编码区进行分离。序列分析显示:HbPIP2;3预测编码286个氨基酸,理论分子量为30.58 kDa,等电点为8.50,不稳定系数为31.68,总平均疏水指数为0.449,为稳定的疏水型碱性蛋白;该蛋白含有保守的MIP结构域,其中包括6个典型的跨膜螺旋和2个半螺旋;基于同源建模的3D结构预测显示其可以形成同源四聚体。生物信息学预测和在烟草叶片中的亚细胞定位分析显示,HbPIP2;3定位在细胞膜,这同时也得到了双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)实验的证实。BiFC实验显示,HbPIP2;3可在细胞膜上形成同源四聚体,这进一步得到酵母双杂交结果的验证。本研究结果表明,HbPIP2;3可通过同源四聚体的方式调控乳管的水分平衡,但是否存在异源互作模式还有待进一步研究。

油莎豆块茎高水平表达CePIP1;1基因的克隆与分析

油莎豆隶属于禾本目莎草科,是一种在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。与其他块根块茎类作物类似,未成熟油莎豆块茎的含水量高达85%,因此,水分平衡对于块茎的发育至关重要。质膜内在蛋白(PIP)是一类定位在细胞膜上具有高效水分转运活性的水通道蛋白,包含PIP1和PIP2两个亚类。本研究基于块茎蛋白组中鉴定到的一个PIP蛋白,采用RT-PCR技术对其编码基因进行克隆,并在此基础上分析其基因结构、序列特征、进化关系、表达特性及蛋白亚细胞定位。结果表明:CePIP1;1含有3个内含子,编码区全长867 bp,编码288个氨基酸,理论分子量为30.76 kDa,等电点为8.82,不稳定系数为32.95,总平均疏水指数为0.384,脂肪族指数为95.28,属于稳定的碱性疏水型蛋白;该蛋白含有保守的MIP结构域,其中包括6个跨膜螺旋、2个半螺旋以及位于半螺旋顶端的NPA基序。序列比对和进化分析显示,CePIP1;1与水稻的PIP1亚类聚在一起,相比于菠菜PIP2;1拥有延伸的N端和较短的C端,符合PIP1亚类的基本特征。在烟草叶片中的亚细胞定位分析显示,CePIP1;1定位在细胞膜,这与生物信息学预测结果一致。表达分析显示,CePIP1;1在分析的所有组织中均高水平表达,属于组成型表达基因,其在块茎的发育过程中呈现先升后降的钟形趋势,与水分含量趋势基本一致。这些结果为下一步的功能分析及油莎豆遗传改良奠定坚实的基础。

橡胶树水通道蛋白HbPIP2;7的亚细胞定位与多聚化分析

天然橡胶在橡胶树的乳管细胞中特异性合成。用于割胶的成熟乳管与邻近的薄壁细胞之间不存在胞间连丝,故乳管的水分转入只能通过细胞膜定位的PIP水通道蛋白来实现。为探讨乳管水分平衡的分子机制,研究对1个高丰度表达的PIP基因HbPIP2;7进行了克隆,在此基础上对其编码蛋白的亚细胞定位和多聚化特性进行了分析。结果表明:HbPIP2;7的编码区全长837 bp,预测编码278 AA,理论分子量为29.56 kDa、等电点为9.11、不稳定系数为29.89、总平均疏水指数为0.526,含有1个保守的MIP结构域及6个典型的跨膜螺旋,预测以四聚体的形式起作用。生物信息学预测和在烟草中的亚细胞定位分析均显示,HbPIP2;7定位在细胞膜。双分子荧光互补和酵母双杂交实验均表明,HbPIP2;7不能形成同源多聚体,推测HbPIP2;7主要通过异源互作的方式参与橡胶树乳管的水分平衡。