巴西橡胶树乳管细胞HbWRKY1基因克隆及表达分析

采用PCR和RACE技术,从巴西橡胶树无性系热研7-33-97的乳管细胞中克隆了WRKY转录因子家族的一个成员HbWRKY1。该基因全长为1755 bp,含有1个1440 bp阅读框,编码479个氨基酸。生物信息学分析表明,HbWRKY1含有2个WRKY结构域和C2H2锌指结构基序,与蓖麻、杨树、葡萄、黄瓜、拟南芥的WRKY成员的氨基酸序列同源性分别为64.14%、60.04%、42.54%、40.61%和35.4%,属于Ⅰ类WRKY家族成员。实时荧光定量PCR分析表明,割胶和乙烯显著上调HbWRKY1基因的表达,但茉莉酸和机械伤害对HbWRKY1的表达没有明显影响,表明HbWRKY1可能在乙烯信号途径对防卫蛋白的调节中起重要作用。

印度紫檀营养贮藏蛋白质的主要特性

采用光学和电子显微镜技术、十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术分离鉴定热带落叶树木印度紫檀营养贮藏蛋白质(VSPs),并采用免疫印迹技术分析包括印度紫檀在内的5种热带树木VSPs之间的免疫相关性。结果表明:印度紫檀VSPs包括4种蛋白质,分子质量分别为33.5、28、21和19.5ku;它们主要分布在枝条木薄壁细胞、木射线薄壁细胞、韧皮薄壁细胞和韧皮射线薄壁细胞、皮层薄壁细胞以及树干、大根的韧皮薄壁细胞和韧皮射线薄壁细胞中;它们的超微结构存在明显差异,大致可以分为电子致密的团块状、絮状和均一状3种形态,不同形态的VSPs存在于不同的贮藏蛋白质细胞中,具有细胞特异性;在新梢发育时期,积累在枝条中的VSPs明显消失,但积累在树干和大根中的VSPs和落叶期相比没有明显变化,积累在枝条中的营养贮藏蛋白质是新梢生长发育所需氮素的主要来源;同一科树木的营养贮藏蛋白质之间存在较强的免疫相关性,但不同科树木的营养贮藏蛋白质之间缺乏免疫相关性。树木营养贮藏蛋白质生化性质的多样性可能反映了生物学功能的多样性。

杂交水稻蓄留再生经济性状及其相关性研究

考察了9个杂交水稻头季稻与再生稻的经济性状和产量,分析了它们之间的相关性。结果表明,除头季稻有效穗组合间差异不显著外,其它经济性状包括头季稻每穗总粒数、结实率、千粒重,再生稻有效穗、每穗总粒数、结实率、千粒重组合间差异显著;头季稻产量、再生稻产量组合间差异显著;头季稻产量与头季稻结实率、千粒重呈正相关,再生稻产量与再生稻每穗总粒数、结实率呈正相关;再生稻千粒重与头季稻结实率呈显著正相关;再生稻每穗总粒数、千粒重分别与头季稻每穗总粒数、千粒重呈正相关。

巴西橡胶树HbCXE1基因克隆及其生物信息学分析

采用PCR和RACE技术从巴西橡胶树无性系热研7-33-97的乳管细胞中克隆到一条CXE羧酸酯酶蛋白家族基因HbCXE1,该基因cDNA全长1272 bp,含有一个长951 bp的阅读框,编码含316个氨基酸的HbCXE1蛋白。生物信息学分析表明,HbCXE1蛋白理论分子量为35.5437 ku,理论等电点为5.94,HbCXE1蛋白与蓖麻、杨树、葡萄、苹果、拟南芥的CXE蛋白同源性分别为75.08%、62.81%、62.31%、59.43%、57.68%。HbCXE1蛋白具有羧酸酯酶蛋白家族的特征结构,有一个保守的催化基团,由分布于一级结构基序中的不同位置的3个保守氨基酸[丝氨酸(位于保守的G-X-S-X-G结构域中间)、天冬氨酸/谷氨酸、组氨酸]组成,一个保守的氧离子洞HGG结构域,有8个β-折叠结构,5个α-螺旋结构,因此HbCXE1蛋白属于羧酸酯酶蛋白家族,可能参与橡胶树乳管细胞的防卫反应。

杂交水稻强化栽培与常规栽培的组合间产量性状比较

为了探明水稻强化栽培技术在两系法杂交稻及其再生稻生产上应用的可行性,以5个两系法杂交稻组合和三系杂交稻组合汕优63(对照)为试验材料,对其产量及产量性状进行了比较研究.结果表明,采用强化栽培,6个杂交组合平均产量比常规栽培增产5.38%,每穗总粒数的增加是强化栽培产量提高的最主要原因;与常规栽培比较,强化栽培再生季产量下降9.62%,有效穗的大幅度减少是强化栽培再生稻减产的主要原因.此外,不同杂交稻组合对强化栽培的适应性程度不同,并表现出与具体的特性有关.

割胶、机械伤害和外源茉莉酸对橡胶树乳管细胞防卫蛋白基因表达的影响

为了进一步探明巴西橡胶树乳管的防卫功能,笔者采用RT-PCR和Northern-blot技术分析割胶、机械伤害和外源茉莉酸对胶乳几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和橡胶素基因表达的影响,结果表明:(1)外源茉莉酸和机械伤害均能上调几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和橡胶素的基因表达,但机械伤害的效应滞后于外源茉莉酸;(2)几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和橡胶素的基因在割胶树中的表达明显强于在未开割树中的表达;(3)割胶树胶乳中内源茉莉酸含量显著高于未开割树。

橡胶树茉莉酸信号途径相关基因表达与橡胶产量的相关性

割胶促进橡胶树合成天然橡胶与激活乳管细胞的茉莉酸信号途径密切相关,但茉莉酸信号途径关键环节的基因表达水平与干胶产量的相关性尚不清楚。为了找到与产量相关的分子标记,该研究采用qPCR技术,分析了割胶条件下茉莉酸信号途径关键环节的9个相关基因在5个橡胶树魏克汉种质和5个1981’IRRDB种质乳管细胞中的表达。结果表明:大多魏克汉种质的株次干胶产量显著高于1981’IRRDB种质。在9个基因中,除了HbMYC4和HbMYC5,其余7个基因在大多橡胶树魏克汉种质中的表达量均显著高于1981’IRRDB种质,尤其是HbMYC3基因表达差异性好,与干胶产量相关性高,有望作为橡胶树产量育种的一个分子标记。这对育种周期长的橡胶树产量育种具有实际应用价值。

巴西橡胶树次生乳管分化能力的早期评价方法研究

天然橡胶产量是通过测量割胶收集从次生乳管中流出的胶乳而得到,具有连续收获和累进计产的特点,这也是目前橡胶树的产量构成性状难于剖析和橡胶树产量育种周期长且效率低的主要原因。橡胶树次生乳管分化能力是决定橡胶产量的关键因子之一,通过对幼树的次生乳管分化能力进行早期预测对于缩短橡胶树产量育种周期具有重要意义。本研究采用实验形态学技术,以不同树龄和不同次生乳管分化能力的橡胶树种质为材料,系统地分析机械伤害、割胶和茉莉酸类物质处理对其次生乳管分化能力的影响。研究发现,割胶处理相同种质的二年生幼树与八年生成龄未开割树,得到次生乳管分化能力的效应是一致的,所以使用二年生幼树就可以较好地区分出橡胶树种质间的次生乳管分化能力差异。因此,割胶处理二年生幼树的方法可以作为橡胶树次生乳管分化能力的早期评价的有效方法。这些研究结果不仅丰富了橡胶树产胶潜力的早期预测技术,而且为产胶潜力相关分子标记研发打下良好基础。

橡胶树魏克汉种质萌条机械伤害诱导的次生乳管分化特征

【目的】分析橡胶树魏克汉种质萌条经机械伤害处理后次生乳管的分化特征,为成龄大树割胶后次生乳管的分化能力提供早期预测,为鉴定和评价魏克汉种质提供依据。【方法】选取304份魏克汉种质,用刀片刮伤其幼嫩萌条茎的表面,深至皮层。萌条受伤害5天和10天后采集茎皮,经碘-溴染色处理制备石蜡切片。光学显微镜下观察不同种质次生乳管的分化情况并进行统计,分析次生乳管出现的早晚和多少。【结果】不同魏克汉种质萌条经机械伤害处理后被诱导分化出次生乳管的能力存在明显差异。刮伤后5天,在304份种质中,有95份种质分化出明显的成列的次生乳管;有172份种质分化出未成列的分散的次生乳管;余下37份种质未检测到次生乳管。刮伤后10天,有265份种质分化出明显的成列的次生乳管,其中22份种质分化的次生乳管有2列及以上;有37份种质分化出未成列的分散的次生乳管;仅2份种质未检测到次生乳管。机械伤害处理后10天萌条分化出次生乳管的比例明显多于伤害处理后5天。不同种质受伤害诱导分化次生乳管的敏感性不同,响应强弱各异。在不同育种系列中,次生乳管诱导效果好的种质主要有大丰、保亭、热研、大岭系列,以海南选育的种质为主。根据萌条分化出次生乳管的早晚以及分化乳管的强弱程度可将304份魏克汉种质分为敏感型、敏感叠加型、迟缓型和迟缓叠加型4种类型,生产中的高产品种大多属于叠加型分化种质。【结论】不同魏克汉种质萌条经机械伤害处理后诱导分化次生乳管的反应不同,具有明显的种质特异性。机械伤害处理5天可用来筛选次生乳管分化敏感的种质,而10天更适合用来筛选分化滞后叠加的种质。在4种不同分化类型中,叠加型种质可成为筛选优良高产品种的主要来源。萌条的伤害诱导性乳管分化能力可作为高产育种早期选择的一个有效指标。

橡胶树DELLA蛋白编码基因HbGAI的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR与RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’胶乳中克隆了1个DELLA蛋白编码基因HbGAI(GenBank登录号为KT696439)。HbGAI全长cDNA序列2 050bp,包含1个长1 842bp的完整开放阅读框。序列分析显示,HbGAI基因编码613个氨基酸,其推导的蛋白含有DELLA和GRAS结构域,分子量为66.476kD,理论等电点为5.19,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白。进化树分析表明,HbGAI蛋白与其他植物中DELLA蛋白具有较高的相似性,与麻疯树JcGAI和蓖麻RcGAI亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,割胶和茉莉酸甲酯处理下调胶乳中HbGAI基因的表达,乙烯利处理4h内显著上调胶乳中HbGAI基因的表达,表明HbGAI基因可能在橡胶树割胶、茉莉酸、乙烯响应中发挥作用。

新型排胶调节剂对橡胶树无性系热研8-79的增产效应

以橡胶树无性系热研8-79为材料,分析一种新型排胶调节剂对胶乳产量、干胶产量、茎围增长、树皮结构和死皮发生的影响。结果表明:新型排胶调节剂在高温季节有明显的增产效应,胶乳产量和干胶产量分别增长23.38%和16.01%;新型排胶调节剂能有效降低死皮发生率,仅为2.22%,而且能促进乳管分化,对茎围增长没有明显的抑制效应。结果说明新型排胶调节剂具有高效性和安全性。

天然橡胶生物合成相关基因表达与橡胶产量的相关性

胶乳被认为是橡胶树的一种与伤害应答相关联的保护物质。割胶可以显著促进橡胶生物合成,且此促进作用与激活乳管细胞中橡胶生物合成相关基因的表达相关,但相关性大小尚不清楚。本文通过qPCR分析了正常割胶条件下,6个橡胶生物合成相关基因HbHRT2、HbSRPP、HbREF、HbHMGR1、HbHRT1、HbGAPDH在5个橡胶树魏克汉种质和5个1981'IRRDB种质胶乳中的表达情况。结果显示:这6个基因在魏克汉种质中的表达水平显著高于1981'IRRDB种质,分别是后者的1.05～14.62、0.97～4.26、1.46～12.56、0.83～2.99、0.43～7.54、1.92～11.31倍,平均值是后者的7.54、2.55、5.69、1.71、2.71、4.91倍。相关性分析表明,这些基因的表达与橡胶树干胶产量呈正相关,其中,HbREF和HbGAPDH的表达水平与干胶产量之间的相关性最高,有望作为橡胶树产量育种的分子指标。

pH值对巴西橡胶树胶乳β-1,3-葡聚糖酶结合黄色体膜的影响

基于黄色体内含物中的多种可溶性蛋白质以及黄色体膜在胶乳凝固中所起到的重要作用,已提出了多种阐明胶乳凝固机制的假说,但有关β-1,3-葡聚糖酶在胶乳凝固中的作用尚无报导。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(Tricine-SDS-PAGE)和免疫印迹技术(Western blotting),对不同pH值条件下破裂收集的黄色体内含物和膜组分中的蛋白质进行研究。结果表明,在pH5.5左右的酸性环境中,β-1,3-葡聚糖酶主要表现为可溶性蛋白质,很少结合黄色体膜;但在pH6.9左右的中性及偏碱性的环境下,大量β-1,3-葡聚糖酶结合到黄色体膜上,可溶性蛋白所占的比例很低。首次发现了β-1,3-葡聚糖酶可以结合黄色体膜,二者结合的程度明显受环境pH值的影响。该结果对于认识β-1,3-葡聚糖酶的生物功能,完善黄色体在胶乳凝固中的作用及阐明乳管堵塞机制具有重要意义。

巴西橡胶树胶乳黄色体中多酚氧化酶的活性及其橡胶粒子凝集作用的研究

橡胶粒子凝集在乳管伤口堵塞中起重要作用,研究胶乳中橡胶粒子凝集相关蛋白对于阐明乳管伤口堵塞机制具有重要的意义。对巴西橡胶树初生乳管和次生乳管胶乳黄色体中的多酚氧化酶活性进行了检测,并分析了多酚氧化酶对橡胶粒子凝集的影响。结果表明,初生乳管和次生乳管胶乳的B-乳清蛋白种类有明显差异,但B-乳清都有较高的多酚氧化酶(PPO)活性和具有明显的凝集橡胶粒子的作用。标准PPO也具有凝集橡胶粒子的效应。DTT对标准PPO的活性具有明显的抑制效果,并抑制其对橡胶粒子的凝聚作用。本研究首次证明巴西橡胶树的初生乳管和次生乳管的胶乳黄色体中都含有PPO蛋白,PPO是有效凝聚橡胶粒子的蛋白质成分之一,为深入研究乳管伤口堵塞机制奠定了基础。

巴西橡胶树HbCCoAOMT基因克隆及其表达分析

木质素是植物细胞壁的成分之一,其含量高低影响到细胞壁的弹性。橡胶树乳管膨压是割胶后胶乳排出的初动力,乳管细胞壁的物理性能可能是影响乳管膨压的因素之一。本研究采用QRT-PCR和RACE技术,从巴西橡胶树无性系CATAS7-33-97的乳管细胞中克隆到一个木质素合成关键酶CCo AOMT基因的同源基因,命名为HbCCoAOMT。该基因的开放阅读框为741 bp,编码1个由246个氨基酸残基组成的蛋白质。该蛋白质分子量为27.76 ku,理论等电点为5.255。实时荧光定量PCR结果表明,割胶和乙烯利处理均下调HbCCoAOMT基因在胶乳中的表达。该基因的表达量以及内层树皮的木质素含量在两个橡胶树品种(CATAS8-79和PR107)间存在显著差异。HbCCoAOMT差异表达可能影响到乳管细胞木质素含量和乳管细胞壁的物理性能。

渗透胁迫与植物激素等对巴西橡胶树HbMT2a基因表达的影响

采用荧光定量PCR技术分析HbMT2a基因在不同环境因子诱导下,不同部位和不同无性系间的表达模式。结果表明,不同环境条件下,表达模式有一定差异,但PEG、ABA、6-BA和IAA均上调橡胶树无性系热研7-33-97叶片和树皮中的HbMT2a基因表达;在不同器官中,HbMT2a基因的表达量在根中最高、茎中次之、叶中最低,但是,在PEG诱导条件下,HbMT2a基因上调表达的幅度在叶中最大;降低温度可上调叶片中的HbMT2a基因表达;PEG诱导2 h,HbMT2a基因在抗寒橡胶树品种云研77-4叶片中的上调表达量显著高于不抗寒橡胶树品种热垦501。HbMT2a基因的表达容易受环境因子的影响,而且在抗寒性不同的橡胶树品种间的表达模式存在明显差异,有望作为橡胶树抗性育种的一个分子标记。

橡胶树胶木兼优无性系杂交利用初报

杂交育种是巴西橡胶树品种遗传改良的重要途径。以近年来在中国引种试种成功的国外胶木兼优无性系为亲本之一进行人工杂交授粉工作,研究其杂交子代苗期的性状表现,为胶木兼优品种的创新利用提供参考依据。分析热垦509×热研87-4-26、热研78-2×热垦628和热研78-2×热垦523等3个杂交组合子代苗期生长、试割干胶产量、乳管分化能力等性状。结果表明:组合内各性状存在较大差异,不同杂交组合子代试割前年茎围增粗均大于8 cm,试割后年均茎围增粗4.5 cm以上,均优于对照RRIM600;组合热垦509×热研87-4-26子代的综合性状均表现较好,亲本的速生和高产性状能较好的遗传给后代,从该组合子代中选育出胶木兼优品种的可能性较大。

巴西橡胶树HbMAPK1基因的克隆及表达分析

植物促分裂素原活化蛋白激酶(Mitogen-activated Protein Kinase,MAPK)信号转导途径在植物应对低温、盐害、虫害等逆境胁迫中起着重要的作用。采用RACE和RT-PCR技术从橡胶树热研7-33-97的胶乳cDNA中扩增到一条全长c DNA,共1 909 bp,包含1 119 bp开放阅读框,编码372个氨基酸,含有特征性的STKc_TEY_MAPK和S_TKc结构域,命名为HbMAPK1(Gen Bank:KP262500),其编码蛋白分子量为42.57 ku,理论等电点为7.21。荧光定量PCR结果显示,HbMAPK1在橡胶树的根、树皮、胶乳及叶片中均有表达,其中稳定期叶片的基因表达量最高。4℃低温处理条件下,HbMAPK1在93-114与热垦501无性系叶片间的基因表达模式存在明显差异,表现为93-114叶片中HbMAPK1的表达受4℃低温的诱导显著上调,热垦501叶片中的表达下调。结合2个品系在生产上的抗寒表现,即93-114属于抗寒性品系,抵御低温能力较强,而热垦501属于不抗寒性品系,对低温较敏感。因此,推测HbMAPK1可能与橡胶树的抵御温胁迫有关。

巴西橡胶树光合作用研究与展望

橡胶树光合作用的研究对于橡胶树栽培、育种、土肥管理技术发展以及胶园选址都具有重要参考价值。综述胶园橡胶树的群体光合作用以及不同生长发育时期、温度和乙烯利刺激、割胶等对橡胶树光合作用的影响,并讨论了橡胶树光合作用研究中存在的问题和研究前景。

一种测定巴西橡胶树树皮中过氧化氢含量的方法

研究植物体内H_2O_2的含量变化有助于确认植物提高非生物胁迫耐性的生物技术策略。Ti(Ⅳ)-PAR-H_2O_2比色法灵敏度高、特异性强、稳定性好,广泛用于植物H_2O_2测定,但不同研究所用的反应条件不一致。在本研究中,系统优化了Ti(Ⅳ)-PAR-H_2O_2比色法的反应条件,并比较了丙酮提取法和TCA提取法对橡胶树萌条韧皮部H_2O_2的提取效果。结果表明,丙酮提取法稳定性差,TCA提取法稳定性好。本研究报道了一种简单、快速的测定橡胶树树皮H_2O_2的方法,为进一步研究橡胶树中H_2O_2的生理功能打下良好基础。