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茉莉酸信号途径在植物的生长发育和植物应对逆境的反应方面起重要调节作用。在模式植物拟南芥的研究中表明SCFCOI1复合物是茉莉酸信号途径的中心环节,JAZ蛋白家族被鉴定为拟南芥中茉莉酸反应的转录抑制因子蛋白,MYC转录因子在茉莉酸信号转导中起着非常重要的调节作用。尽管在拟南芥中鉴定了以上三个茉莉酸信号途径中的关键因子及其相互作用机制,但单一的SCFCOI1复合物如何调节植物对茉莉酸的不同的复杂反应并未阐明。研究特化细胞或组织茉莉酸信号途径的分子机制是解决这一问题的一条有效途径。天然橡胶是关系到国计民生的重要的战略物资,又是不可缺少的工业原料之一。它是由巴西橡胶树割胶后排出的胶乳加工而成的。胶乳在本质上是乳管细胞的细胞质,因此橡胶树树皮中的乳管的一个重要功能是合成和储存天然橡胶。乙烯利(一种乙烯释放剂)是迄今最有效的天然橡胶产量刺激剂,因为它显著延长橡胶树的排胶时间。但是乙烯利刺激对天然橡胶生物合成没有直接的调节作用,因为它对天然橡胶生物合成关键酶的基因表达没有影响。至今对天然橡胶生物合成的调控机制还了解得很少。基于茉莉酸信号途径对植物次生代谢有重要的调节作用,且外源茉莉酸及其前体是诱导橡胶树乳管分化的关键因子,我们推测发生在已有乳管中的天然橡胶生物合成主要受茉莉酸信号途径调节。本研究采用生理学、生物化学和分子生物学的有关技术,研究茉莉酸对天然橡胶生物合成的效应、鉴定乳管细胞茉莉酸信号途径的三个关键环节及其对天然橡胶生物合成的转录调节,阐明天然橡胶生物合成的调控机制,取得以下研究结果：1.采用GC-MS技术测定了开割树和未开割树乳管细胞中内源茉莉酸含量,结果表明,开割树胶乳内源茉莉酸含量显著高于未开割树；2.从外施茉莉酸处理后的树皮中获取的胶乳,在体外合成天然橡胶的效率显著高于对照；3.采用RACE技术,从巴西橡胶树乳管细胞中克隆了MYC转录因子家族5个成员的全长cDNA, HblMYC1、HblMYC2、HblMYC3、HblMYC4和HblMYC5 (GenBank登录号依次为GU434304; HM061097; HM347338; HM347339; HM347340)。生物信息学分析表明,这5个基因编码的蛋白含有典型的bHLH结构域,属于MYC转录因子家族成员。这5个成员都没有内含子。采用基因组步移的方法克隆了HblMYC1、HblMYC2、HblMYC3和HblMYC5的启动子序列,它们的启动子序列中含有众多应答激素和胁迫信号的顺式作用元件,如G-box, ABRE, MBS, HSE等,表明橡胶树MYC基因的表达可能响应多种逆境信号并被多种植物激素调节；4.采用RACE技术,从橡胶树乳管细胞中克隆了JAZ蛋白家族的6个成员的全长cDNA, HbJAZ2、HbJAZ3、HbJAZ4、HbJAZ5、HbJAZ6和HbJAZ7。生物信息学分析表明,它们都含有典型的ZIM结构域和Jas结构域,不含有核定位信号,属于JAZ蛋白家族成员。HbJAZ2基因含有4个外显子和3个内含子；HbJAZ3基因含有6个外显子和5个内含子；HbJAZ4基因含有5个外显子和4个内含子；HbJAZ5基因组序列含有4个外显子和3个内含子；HbJAZ6基因含有3个外显子和2个内含子；HbJAZ7基因含有5个外显子和4个内含子。采用基因组步移的方法克隆了JAZ蛋白家族7个成员的启动子序列,除了含有预测的核心启动子序列和保守的顺式作用元件元件外,这7成员的启动子序列都含有G-box;5.采用酵母单杂交技术,鉴定了HblMYC2、HblMYC3、HblMYC4、HblMYC5与橡胶生物合成关键酶REF的基因启动子有结合活性,HblMYC3、HblMYC4和HblMYC5与橡胶生物合成关键酶SRPP的基因启动子有结合活性,它们结合的顺式作用元件是启动子区的G-box;通过点对点的酵母单杂交技术,证明HblMYC1与HbJAZ1的启动子序列中的G-box结合；6.通过酵母双杂交技术,鉴定了HbCOI1与HbJAZ1、HbJAZ2、HbJAZ5之间的相互作用,并且证明这种作用是依赖于冠菌素的。在HbJAZ家族成员之间的互作研究中,证明了HbJAZ1和HbJAZ1、HbJAZ1和HbJAZ2、HbJAZ1和HbJAZ5、HbJAZ2和HbJAZ2、HbJAZ2和HbJAZ5、HbJAZ4和HbJAZ5以及HbJAZ5和HbJAZ5之间发生物理结合；7.荧光定量PCR技术分析表明,割胶、机械伤害和外源茉莉酸显著上调橡胶生物合成关键酶(REF、SRPP、HMGR1、HbHRT1和HbHRT2)的基因表达；割胶显著上调HblMYC1、HblMYC3、HblMYC4和HblMYC5的表达,但显著下调HblMYC2基因表达；机械伤害显著上调HblMYC1、HblMYC4和HblMYC5基因表达,但对HblMYC3和HblMYC5基因表达没有明显影响；割胶显著上调HbJAZ1和HbCOI1基因表达。外源茉莉酸比乙烯更显著上调HblMYC1、HblMYC3、HblMYC4和HblMYC5和HbJAZ1的表达,茉莉酸对HblMYC2的调控显示出一种先抑制后促进的方式,而乙烯刺激对HblMYC2的表达没有显著影响；8.采用荧光定量PCR技术,对MYC家族5个成员的组织特异性表达分析表明,HblMYC1、HblMYC2和HblMYC3在胶乳中表达量最高,在雄花中表达量次之；HblMYC4在雄花中表达量最高,在胶乳中也有较高表达；HblMYC5在雄花中表达量最高,在胶乳中表达量最少。根据以上结果,得出如下结论：1、茉莉酸有促进天然橡胶生物合成的效应；2、乳管细胞存在茉莉酸信号途径的三个核心环节HbCOI1-HbJAZ(s)-HbMYC(s)。MYC家族成员是调节橡胶生物合成关键酶基因表达的转录因子；3、与乙烯相比,茉莉酸是调节茉莉酸信号途径三个环节成员和天然橡胶生物合成关键酶基因的有效因子；4、乳管细胞合成天然橡胶主要受茉莉酸信号途径调节。