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我国天然橡胶植胶区属于非传统植胶区,寒流经常性侵袭胶园,是影响天然橡胶生产的最主要的逆境因子之一。目前对抗寒品种的选育主要依赖抗寒梯度前哨苗圃鉴定,周期长效率低下。本研究以橡胶树抗寒无性系93-114和不抗寒无性系热垦501为材料,采用生理学、生物化学和分子生物学的相关技术,研究橡胶树的抗寒机制。取得以下研究结果1.低温胁迫系统的建立,选用在热带北缘生产实践中已鉴定的抗寒性有明显差异的两个橡胶树无性系热垦501和93-114为试验材料,在4℃处理1d、3d、5d、7d、10d,在35 ℃回温7天,热垦501在4℃ 7天和10天,回温7天,寒害达到3级,93-114在4℃7天和10天,回温7天,寒害为0级,寒害症状能得到充分的体现,93-114的抗寒性要优于热垦501。与大田实验吻合,表明本实验系统能够用于区分出橡胶树苗期无性系的抗寒性强弱,因此,本低温胁迫实验系统适合做橡胶树抗平流型寒害机制研究。2.低温胁迫条件下,橡胶树叶片中的抗氧化系统(SOD、POD、CAT、GSH、VC)被激活,渗透调节物质,可溶性糖和脯氨酸含量93-114的含量要高于热垦501,MDA含量93-114要明显低于热垦501。这些反应可能赋予了橡胶树93-114对低温胁迫的抗性。3.采用高通量RNA-seq测序列技术和生物信息学技术,以橡胶树无性系93-114和热恳501为材料,比较分析全转录组的低温胁迫反应。通过Illumina测序,从六组材料(两组为对照,四组为低温处理)的每一组中共获得7-8G reads。用这些reads组装获得167,911个unigenes,其中注释了 100,455个unigenes(59.8%).对低温胁迫下的差异表达基因采用GO、KEGG和MapMan等生物信息学软件分析。结果表明在抗寒品种93-114中,无论在低温胁迫的早期阶段,还是在晚期阶段,下调表达的基因数量都比上调表达的多。在早期阶段,有19199个基因下调表达,只有4613个基因上调表达;在晚期阶段,有23911个基因下调表达,只有6847个基因上调表达。这些下调表达的基因主要是一些与生长相关的基因,上调表达的基因主要是一些与“热激”组件和活性氧清除相关的基因。4.采用RACE技术,从巴西橡胶树叶片细胞中克隆了差异表达的HbICE1和HbHsp70-1的ORF和3-UTR序列,HbICE1和HbHsp70-1上调表达可能在橡胶树低温胁迫中起重要作用。5.在低温胁迫条件下,通过脉冲式产生活性氧,上调表达热激转录因子和热激蛋白,激活抗氧化系统,增加橡胶树的抗寒性。本研究初步揭示了抗寒性有明显差异的橡胶树两种无性系热垦501和93-114在低温胁迫条件下的形态学水平、生理水平、转录组水平上的差异。从正常的生长状态到低温胁迫的应急状态的快速有效转变是橡胶树应对低温胁迫的一种主要策略。激活“热激”组件和活性氧清除相关基因的表达可能与橡胶树无性系抗寒性强相关。同时对于橡胶树选育种和通过转基因手段改善橡胶树的抗寒性具有一定的指导意义。