橡胶树叶片花色素苷的提取与稳定性及其品种间含量变化研究

为探讨不同橡胶树品种叶片中花色素苷含量特征,首先通过对不同提取材料、提取液和提取时间的研究,以确定巴西橡胶树叶片花色素苷的最佳提取条件,然后对影响其稳定性的因素进行了测试,并利用最佳的橡胶树花色素苷提取条件对抗寒性不同的橡胶树品种的花色素苷含量进行测定。结果表明,用1%盐酸乙醇作为橡胶树古铜期叶片花色素苷提取液的效果最好,最佳的提取时间为6 h;橡胶树叶片花色素苷的稳定性受p H值影响较大,随着p H升高其稳定性明显下降,其对光强也比较敏感,但对温度较不敏感,可见,黑暗和酸性条件能较好地保持花色素苷的稳定性;不同抗寒性橡胶树品种的花色素苷含量存在差异。综上可见,本研究建立的花色素苷提取条件及其稳定性保持条件为后续橡胶树花色素苷的研究奠定了基础。

橡胶树转基因植株遗传稳定性分析

以GUS染色为阳性的抗性胚状体继代再生植株的叶片为材料,通过PCR分析结合GUS染色对橡胶树转基因植株进行初期的阳性鉴定。结果表明,在59份转基因再生植株中,两对特异引物的PCR扩增结果与GUS染色检测结果一致,其中37株仍然表现为阳性,而22株却检测不到目的基因的存在以及GUS基因的表达,表现为外源基因的丢失。因此,初步推测低选择压造成了早期阳性胚状体在长期的连续继代培养再生植株的过程中发生了外源基因的丢失现象,并结合现有的研究提出了初步的解决措施。

基于EST-SSRs的巴西橡胶树魏克汉种质核心种质构建研究

橡胶树魏克汉种质是目前橡胶树栽培品种的主要来源,主要来源于魏克汉培育46株母树繁殖的后代,亲缘关系较近。通过对289份资源EST-SSRs分析及基于EST-SSRs位点的多样性,结合种质资源来源和特殊农艺性状,构建包含27份种质的橡胶树魏克汉种质核心种质库,占原群体10%,主要来源于中国(16份)和巴西(6份)。核心种质库与原群体相比,总等位基因数保持不变,遗传多样性指数、多态信息含量、杂合度等高于原群体,基因型数目和主要等位基因频率较原群体低,较好地代表了原群体的遗传多样性。同时,核心种质农艺较为丰富,包含了高产、速生、抗寒等种质。

巴西橡胶树树皮厚壁组织结构和发育研究

植物中的厚壁组织对植株起着重要的支持和保护作用,但目前对橡胶树树皮中该组织的研究较少。以无性系RY7-33-97不同发育阶段的萌条以及无性系PB86、PR107、RY8-79定植7年的树干树皮为材料,利用光学显微技术对树皮中厚壁组织的结构和发育进行较为系统的研究。结果表明,幼嫩萌条的树皮中仅有纤维组织,根据其所在位置可分为皮层纤维和初生韧皮纤维。皮层纤维数量较少,分散分布在皮层中;而初生韧皮纤维常由2~3层纤维细胞形成完整的纤维带围绕在初生韧皮部外侧。成龄大树树皮中仅观察到短石细胞,常成团分布,这些石细胞由薄壁细胞通过同心环的方式木质化加厚细胞壁发育形成。石细胞的内腔中常积累红褐色物质和结晶体,有的石细胞外包有晶鞘。在PB86、PR107、RY8-79三个无性系中,石细胞在树皮中的分布和石细胞壁的厚度具有明显的品系特征。最早出现的石细胞列到砂皮外层这一范围内,石细胞团排列最紧密的是PR107,面积比例为28.9%;其次是PB86,为27.4%;RY8-79中的石细胞团少而稀疏,仅12%,极显著低于PR107和PB86。在PR107中,石细胞壁的厚度最大,约为14μm;PB86和RY8-79则分别为9和7.8μm,可见,石细胞壁的厚度PR107极显著高于PB86和RY8-79。这些石细胞的特征可能与不同品系树皮的抗压、抗风能力、割胶难易程度相关,对橡胶树树皮厚壁组织尤其是石细胞的研究将为橡胶树选育种中副性状的选择提供依据。

壳聚糖载体橡胶树死皮防治药剂的防效研究

本研究采用A、B和C 3种以壳聚糖为载体的死皮防治药剂开展橡胶树重度死皮(4、5级)的防治试验。结果表明:各处理区死皮长度恢复率依次为:C(55.84%)>A(27.57%)>B(20.11%)>CK(14.97),平均单株胶乳产量依次为:C(45.20 m L)>A(39.74 m L)>B(27.50 m L)>CK(18.08 m L),两者变化趋势一致,3种药剂的防效依次为:C(31.91%)>A(16.19%)>B(8.83%)。由此可判断,该3种壳聚糖基死皮防治药剂对重度橡胶树死皮都具有一定的防效,其中C药剂效果最佳,达到显著水平,其次为A药剂和B药剂。本研究提供了一种对橡胶树重度死皮有一定疗效的药剂(C药剂),为壳聚糖在橡胶树死皮防治方面的应用开拓新思路,也为进一步开发更高效的死皮防治药剂提供依据。

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。

巴西橡胶树抗寒机制研究进展

中国橡胶种植区属于非传统植胶区,橡胶树种植经常性遭受寒害的影响。为了辅助抗寒品种资源选育和推广,本文简述了橡胶树寒害类型和危害、橡胶树抗寒栽培、抗寒品种选育、抗寒生理机制和抗寒分子标记研发等方面进展,并对该领域今后的研究方向提出建议。

巴西橡胶树NAC转录因子HbNAC1基因的克隆及生物信息学分析

为了研究植物特有的NAC(NAM,ATAF1/2和CUC2)转录因子在巴西橡胶树生长发育、胁迫应答和激素调节中的功能,对巴西橡胶树NAC转录因子进行了克隆和分析。根据橡胶树胶乳cDNA文库中筛选到的NACEST序列,利用RACE-PCR技术克隆了橡胶树HbNAC1的cDNA序列。生物信息学分析显示HbNAC1基因开放阅读框(ORF)为891bp,编码了一个296个氨基酸组成的中性不稳定水溶性蛋白,该蛋白的N-端具有保守的NAC结构域,C-端高度变异,具备了NAC转录因子的基本特征。HbNAC1定位在细胞核中,具有3个糖基化位点和21个磷酸化位点,三级结构由3个α-螺旋和9个β-折叠组成。序列比对和系统进化分析显示HbNAC1蛋白属于NAC转录因子家族中的ANAC011亚族,推测其可能作为一种氨基酸合成相关的调节酶参与调控植物的免疫反应。

利用oligo芯片技术鉴定橡胶树死皮相关基因

橡胶树死皮(Tapping Panel Dryness,TPD)是天然橡胶单产提高的主要限制因子之一,给橡胶种植业带来严重危害。本研究利用定制橡胶树oligo芯片,通过提取死皮和健康橡胶树胶乳总RNA,标记并反转录成cDNA后与橡胶树oligo芯片进行杂交鉴定TPD相关基因,利用RT-PCR技术对芯片结果进行验证。对芯片数据分析结果显示,以2倍标准在死皮与健康橡胶树间筛选到26个差异表达基因,其功能涉及橡胶生物合成、细胞程序性死亡、细胞抗性及防御反应、活性氧代谢、DNA甲基化、泛素-蛋白酶体、信号传导、蛋白质合成、加工及转运等调控途径。进一步的RT-PCR验证结果表明,随机选取12个基因的表达模式均与芯片结果一致。本研究为大规模鉴定TPD相关基因和揭示TPD发生分子机制奠定了基础。

橡胶树体胚遗传转化中早代转化胚状体的PCR鉴定

橡胶树体胚遗传转化体系已成功建立．但抗性胚状体的循环增殖可获得大量抗性胚状体的同时，其后期的继代工作繁重。本文对橡胶树基因组DNA的CTAB提取方法进行了优化，同时筛选出了适合PCR检测的胚块重量。文中建立的胚块DNA的CTAB提取方法及筛选出的1～3mg重的胚块提取的DNA量均可满足早代胚状体PCR分析鉴定，且PCR鉴定结果与胚块的GUS染色结果吻合。该方法可用于橡胶树体胚遗传转化抗性胚状体早代筛选．

橡胶树魏克汉种质苗期初生乳管分化能力研究

巴西橡胶树幼茎和叶等器官中具有大量的初生乳管,因与当前的割胶生产没有直接关系而研究较少。灌木化栽培机械化采胶可能是未来的发展方向之一,选育初生乳管产胶潜力大的种质是实现这种新的生产模式的基础。利用光学显微技术以及Image J统计分析软件,对210份魏克汉种质苗期的初生乳管分化能力进行了统计和分析。结果表明,魏克汉种质茎皮中初生乳管面积比在3.05%~15.31%范围内,7.5%以上的种质数量占总种质数的57.1%;小叶柄初生乳管面积比在0.11%~3.34%范围内,1.0%以上的种质数量约占总数的50.0%,可见,魏克汉种质初生乳管分化能力普遍较强。在不同种质中,绿色茎皮和叶片中的初生乳管分化能力存在明显差异;直接引自国外的种质初生乳管分化能力普遍低于国内自主选育的品系,而国内选育的种质不同系列之间也存在明显的差异,热研、保亭、大丰、大岭和热垦系列初生乳管分化能力较强。同一种质中,茎皮和小叶柄中的初生乳管分化能力也并不完全一致,大岭68-30、广西6-68、热垦525、热研11-23-65、大丰117、热研25茎皮和小叶柄乳管面积比分别都大于10.0%和2.2%,是筛选灌木化栽培种质的首选材料;热垦171茎皮和小叶柄乳管面积比分别为15.31%(最高)和0.52%(低),可作为进一步选育种的备选材料。本研究从初生乳管分化能力方面对魏克汉种质进行了初步的鉴定和评价,该结果可为橡胶树的灌木化栽培选育种提供依据。

巴西橡胶树膜结合NAC转录因子HbNTL1的克隆及生物信息学分析

根据巴西橡胶树胶乳cDNA文库中筛选到的NAC EST序列,克隆了橡胶树膜结合NAC转录因子,HbNTL1的cDNA和基因组DNA序列。生物信息学分析显示HbNTL1基因包含6个外显子和5个内含子,开放阅读框(ORF)为1704bp,编码了567个氨基酸。HbNTL1编码蛋白的相对分子量为62.52kDa,理论等电点PI为4.62,N-端具有保守的NAC结构域,高度变异的C-端有一个跨膜结构域(TM)。序列比对和系统进化分析表明,HbNTL1蛋白属于NAC转录因子家族中的NAC2亚族,推测其可能与橡胶树生长发育和胁迫应答有关。

巴西橡胶树胶乳表达ABC转运蛋白HbGCN1的克隆与表达研究

橡胶生物合成是一种典型的植物类异戊二烯次生代谢,它是影响橡胶产量的首要因素。ABC转运蛋白(ATP Binding Cassette transporter,ABC transporter)是一类与植物次生代谢密切相关的蛋白大家族。筛选已构建的茉莉酸诱导橡胶树胶乳消减文库,并克隆了1个GCN(general control non-repressible)亚族ABC转运蛋白基因EST,通过RACE技术获得其全长cDNA序列,命名为HbGCN1。该基因开放阅读框共1 815 bp,编码605个氨基酸残基。表达分析表明:HbGCN1主要在橡胶树树皮及胶乳中表达,且在乙烯、茉莉酸或伤害诱导下上调表达,推测其可能与橡胶生物合成相关。原核表达该基因,为进一步的研究奠定基础。

橡胶树1981′ IRRDB野生种质苗期初生乳管分化的研究

巴西橡胶树的乳管是产生和贮存天然橡胶的组织。成龄树树干中的次生乳管因与割胶生产直接相关得到了全面的研究,而幼茎、叶初生生长形成的初生乳管因与天然橡胶生产没有直接关系研究相对较少。利用光学显微技术以及Image J统计分析软件,对182份1981’IRRDB野生种质苗期的初生乳管分化进行了研究。结果表明,不同种质叶片以及绿色茎皮中的初生乳管分化能力存在明显差异;而同一种质小叶柄和茎皮中的初生乳管分化能力也并不完全一致。在这182份种质中,小叶柄初生乳管面积比例在0.08%~2.6%范围内,但1%以上的种质数量仅占总数的30.8%;在茎皮中,初生乳管面积百分比在1.3%~13.3%范围内,但7.5%以上的种质数量仅占总数的19.2%,可见,野生种质初生乳管分化能力普遍较低。来源于不同州的野生种质乳管分化能力存在明显差异,由强到弱分别是朗多尼亚州(RO/)、阿克里州(AC/)、马托格罗索州(MT/)以及其他非主选区域,其中,朗多尼亚州(RO/)可能更容易筛选到优良的种质。研究结果可为将来种质的引进以及灌木化栽培种质的选育提供依据。

巴西橡胶树GT1袋装实生苗旱害响应机制研究

本文以中国热带农业科学院橡胶研究所的袋装实生苗（GT1）为材料，研究2种物候期叶片对干旱胁迫的生理响应规律。结果表明，随着干旱强度的增加，橡胶树淡绿期和绿熟期叶片相对含水量均呈下降趋势。干旱处理1d橡胶树叶片色素含量上升，随着干旱程度的加强，叶片中色素含量降低。丙二醛和脯氨酸含量随着处理时间的延长升高，SOD酶活性表现出先增后降的趋势，POD酶活性表现下降的趋势，可溶性糖含量相对稳定。橡胶苗在抗旱初期的1—3d自身表现出较强的抗旱调节能力，干旱后3—5d是补水关键期。

橡胶树PEPC基因的克隆、生物信息学和表达分析

【目的】克隆橡胶树磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因的全长cDNA,通过生物信息学和基因表达分析,为基因功能研究奠定基础。【方法】根据橡胶树PEPC基因片段序列设计引物,通过RACE获得cDNA全长,用DNAMAN软件预测编码多肽序列,用Prot Param工具分析多肽基本理化性质,用NCBI-Blast工具搜索同源的核酸及多肽序列,用Clustal X2.0软件比对不同植物来源的多肽序列,并用MEGA 6.06软件构建系统进化树,用Real-time RT-PCR分析基因表达模式。【结果】从橡胶树胶乳中克隆到一个新的PEPC基因的全长cDNA,其长度为3206 bp,包含一个2898 bp的开放读码框(ORF),112 bp的5’UTR和196 bp的3’UTR。预测该基因编码965个氨基酸的多肽(HbPPC2),其分子量为110.35 kDa,等电点为5.76;该基因的编码区核苷酸序列和其编码多肽氨基酸序列分别与早期克隆的橡胶树HbPPC1基因(KJ721228)的编码区和编码多肽序列有81.3%和92.1%的同源性。预测HbPPC2定位于细胞质,为不稳定蛋白,其活性受多种因素调控。预测HbPPC2酶活性中心是其第172位残基His,磷酸化位点是其第11位残基Ser,单泛素化位点是其第628位残基Lys。其第178、179、226和366位残基Arg在三维结构中靠近,构成葡萄糖-6-磷酸(G6P)的结合位点;其第450、641、753、767位残基Arg在三维结构中靠近,构成PEP的结合位点。HbPPC2基因在叶片、树皮、胶乳、雄花、雌花均有表达,在胶乳表达量最高;乙烯利处理显著下调该基因在胶乳的表达。【结论】本研究可为橡胶树PEPC功能研究提供理论基础。

巴西橡胶树乳管细胞中5个橡胶合成关键酶基因节律性表达研究

以巴西橡胶树无性系PR107、RRIM600、CATAS7-33-97和CATAS8-79的未开割树为材料,采用荧光定量PCR技术,分析乳管细胞中HMGR1、FDPS、SRPP、REF和HRT2等5个橡胶生物合成关键酶基因的昼夜表达模式。结果表明:5个基因的表达均具有节律性,而且不同基因在同一无性系中以及同一基因在不同无性系间的节律性表达模式都有一定程度的差异。结果为分析不同环境因素对橡胶生物合成相关酶基因节律性表达的影响具有一定参考价值。

农业科研实验室信息管理系统构建与实现

依据农业科研单位实验室管理高效性、科学化的目标,结合实验室管理的实际需求,利用MVC架构模式、结合C/S(Client/Server)和B/S(Browser/Server)模式,建立了基于Web的第四代实验室信息管理系统(LIMS)。LIMS在不断的完善过程中,为农业科研单位实验室人员管理、仪器设备管理、制度建设、信息资源共享等方面搭建了良好的信息化平台。

巴西橡胶树中谷胱甘肽及其合成代谢途径关键酶活性的研究

硫醇广泛存在于巴西橡胶树胶乳中,其主要成分为还原型谷胱甘肽(GSH),在橡胶树产排胶和死皮中发挥重要作用。γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γGCS)是催化GSH生物合成的限速酶,谷胱甘肽还原酶(GR)在NADPH作用下催化氧化型谷胱甘肽(GSSG)还原为还原型GSH。GSH的抗氧化能力很大程度上取决于其在胞内的浓度及GSH/GSSG的比率。本研究发现健康橡胶树胶乳中的硫醇含量、γGCS和GR活性高于死皮树。H2O2能增加PR107、RY7-33-97和RRIM600 3个品系橡胶树幼苗叶片中GSH/GSSG比例、γGCS和GR活性,其中RRIM600上调最为明显,PR107变化最小。研究结果为进一步揭示硫醇在产排胶和死皮中的作用提供了实验证据,同时也为阐明橡胶树活性氧与死皮的关系奠定了基础。

巴西橡胶树排胶机制研究进展

橡胶树是世界上商业用天然橡胶最主要的来源,排胶是天然橡胶生产的最后关键环节,为了安全高效的获取胶乳产量,橡胶树排胶机制的研究一直受到人们的重视。橡胶树中的乳管是天然橡胶合成和储存的组织,人们通过割胶收集从乳管中流出的胶乳用作提炼天然橡胶。胶乳的排出速度及排胶持续时间是决定天然橡胶产量的重要因素,是排胶动力和排胶阻力共同作用的结果。笔者对与排胶相关的乳管细胞学基础、排胶主要初动力的乳管膨压、排胶继动力的乳管胶乳水分稀释效应以及乳管排胶阻力的形成及其调控机制等研究进行了归纳,主要分析了乳管伤口堵塞物的形成和影响排胶阻力的多种因素,指出乳管堵塞在胶乳的停排中起重要作用。针对目前排胶机制的研究进展缓慢这一现状,我们提出有必要从以下几点展开深入研究:(1)乳管膨压形成相关的树皮木质素合成和调控;(2)水分运输相关的水通道蛋白基因表达和活性分析;(3)停排相关的乳管伤口末端堵塞物的形成和调节。这些研究将为全面解析橡胶树排胶机制奠定基础,也可为分子辅助育种-选育排胶通畅的种质提供依据。