论文部分内容阅读
橡胶树死皮(Tapping Panel Dryness,TPD)是巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)的一种复杂的生理性病害,是影响天然橡胶生产的主要限制因素之一。本研究采用显微解剖学、生理学检测和分子生物学方法,以不同死皮程度树皮和胶乳为实验材料,分析了不同死皮程度橡胶树树皮显微结构和胶乳生理特性,同时克隆死皮相关基因HbGRX,分析了HbGR 的表达特性。本研究结果为进一步探究橡胶树死皮病本质及发生机理提供了基础和依据。主要研究结果如下:1.在对不同死皮程度植株树皮的显微结构特点鉴定及胶乳生理参数测定基础上,首次将死皮病分为不同的等级。死皮等级划分为死皮病诊断、调查及死皮发生进程中胶乳生理与分子机理的研究打下基础。2.橡胶树不同死皮程度植株胶乳生理参数分析结果显示,死皮发生后胶乳产量显著降低,干胶含量则呈上升趋势,胶乳pH明显下降,硫醇含量显著降低,蔗糖含量显著增加,黄色体破裂指数显著增加,镁离子显著增加。本研究比较全面地分析了橡胶树不同死皮程度植株胶乳的各个生理参数的变化,反映了各个生理参数与橡胶树死皮发生之间的相关性,为研究死皮发生机理提供了生理依据,其中一些生理参数可作为死皮早期预测的关键指标。3.橡胶树谷氧还蛋白(HbGRX)基因的完整开放阅读框(ORF)序列长为324 bp,编码由107个氨基酸组成的蛋白质。生物信息学分析结果显示,橡胶树HbGRX与木薯(Manihot esculenta)MeGRX的亲缘关系最近,其氨基酸序列与木薯MeGRX、蓖麻(Ricinus commuuis)PcGRX、麻风树(Jatropha curcas)JcGRX和胡杨(Populus euphratica)PeGRX等具有较高的同源性,均具有典型的硫氧还蛋白家族蛋白结构域的CPYC结合位点(属于CPYC型谷氧还蛋白)。该蛋白预测定位于线粒体膜。橡胶树HbGRX基因的瞬时表达载体pCAMBIA1302-bGRX转化烟草亚细胞定位研究证明,HbGRX定位于烟草叶片下表皮细胞中的线粒体,与预测相符。在橡胶树HbGRX基因的表达水平研究中,对橡胶树热研7-33-97品系不同组织、不同品系橡胶树健康植株和死皮植株树皮、橡胶树胶树热研7-33-97不同死皮程度植株的树皮和胶乳、伤害和不同植物激素处理后的橡胶树胶乳进行了表达模式分析。结果表明橡胶树HbGRX在雄花中的表达量最高在叶片(成熟期)中的表达量最低。不同品系中HbGRX的表达模式也存在一定的差异,不同品系健康植株树皮和死皮植株树皮之间的表达模式也有所不同,其中HbGRX在健康植株和死皮之间热研7-33-97中的表达差异明显,而PR107中表达无差异。同健康树相比,不同死皮程度植株树皮和胶乳中HbGRX基因的表达量显著下降。随着死皮程度的增加,HbGRX基因在树皮中的表达量呈逐渐下降的趋势,而在胶乳中的表达量呈先下降后上升的趋势。HbGRX基因在伤害、MeJA及ET处理后,表达量总体呈下降趋势。HbGRX基因在植物激素ABA、SA、2, 4-D、GA3、6-BA和IAA处理后均呈先上调后下降的表达趋势。H2O2处理后,HbGRX基因的表达量在0-12h内无明显差异,之后表达量显著下降并上升。这些结果为深入研究活性氧(ROS)在死皮发生过程中的功能以及橡胶树死皮发生机制奠定了一定的基础。