橡胶树叶柄愈伤组织乳管细胞的组织化学和分子生物学研究

橡胶树乳管分化研究主要以树皮为研究材料。本研究通过组织化学染色法、尼罗红荧光染色法、免疫组织化学法和分子生物学方法证实橡胶树叶柄来源的愈伤组织中存在乳管细胞。乳管细胞在叶柄愈伤组织中随机分布,分布模式类似橡胶树初生乳管;叶柄愈伤组织乳管细胞在发育早期时橡胶粒子较少,在发育后期时充满橡胶粒子。RT-PCR扩增出叶柄愈伤组织乳管细胞的橡胶延伸因子(REF)、小橡胶粒子蛋白(SRPP)、橡胶凝集素(hevein)和橡胶转移酶(CPT)等胶乳特异基因的转录本,经比对它们序列与所报道的橡胶树树干胶乳中表达的基因序列一致,表明橡胶树叶柄愈伤组织乳管细胞拥有树皮乳管细胞相似的功能,为叶柄愈伤组织作为一种新型的研究乳管分化的模式提供了科学依据。     

巴西橡胶树初生乳管分化与苗生长的关系

利用巴西橡胶树无性系热研７－３３－９７苗圃芽接幼树为材料,采用光学显微镜技术和电子显微镜技术研究了初生乳管分化与茎叶发育的关系。研究结果表明,苗端最初的乳管的分化和原形成束的分化相伴发生,这些乳管出现在原形成束附近,束的近轴一侧。但是当维管形成层形成时,束间形成层在初生乳管的近轴一侧产生,因而随着次生形成层的活动,初生乳管被定位于次生韧皮部远轴一侧。茎和叶中的初生乳管系统和初生维管系统一样连接成一个整体。最初形成的初生乳管是有节连续乳管,随后这些乳管侧壁向各个方向发生侵入生长,互相连接成为一个不规则的立体网状结构。在一个叶蓬生长过程中,茎和叶柄横切面上初生乳管的数目的芽萌动至叶古铜期期间迅速增加,到叶淡绿期增长基本停止。在差不多经历一个生长季的茎部,才产生次生乳管。当次生乳管出现时,初生乳管由于茎的次生加粗而被     

巴西橡胶树花药体细胞胚形成中乳管分化的研究

培育数量多、质量好的体细胞胚是当前巴西橡胶树花药组织培养的主要研究目标,而对于体细胞胚发育过程中是否有乳管分化目前尚不清楚。以不同发育阶段的正常体细胞胚以及不同形态的畸形胚为材料,对它们的乳管分化情况进行了研究。结果表明,球形胚、心形胚和鱼雷胚中都没有乳管分化,最早出现可辨识的乳管是早期子叶胚,而不同形态的畸形胚都有乳管分化。本研究为深入研究乳管分化的机制提供了基础。     

外源JA的移动对巴西橡胶树萌条次生乳管分化的诱导效应

利用碘-溴染色法结合石蜡切片技术,研究移动的JA(Jasmonic Acid,茉莉酸)对橡胶树萌条次生乳管分化的诱导效应。结果表明:在自然条件下,第一和第二叶蓬均无次生乳管分化,但第一叶蓬经0.07%JA处理,40 d后在施用部位、施用部位上下5 cm、10 cm处及远离施用部位的下一叶蓬均有次生乳管分化,该乳管细胞大小相近,离形成层区的远近相似,可见这些乳管是同期被诱导出来的,外源JA的移动是施用部位之外的茎皮分化次生乳管的原因。同一萌条的不同叶蓬同时施加JA比单叶蓬施加JA更易诱导次生乳管,表明移动的JA诱导乳管分化具有叠加效应和剂量效应。本研究为茉莉酸的信号传导及诱导橡胶树乳管分化机制的深入研究奠定基础。     

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。     

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。     

巴西橡胶树次生乳管分化能力早期预测的相关基因初步研究

目前通过常规的试割测产进行橡胶树产量育种的方法,周期长且效率低,亟须改进。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,因此,次生乳管分化能力的早期预测对缩短橡胶树产量育种周期具有重要意义。 本研究采用分子生物学技术,割胶处理不同次生乳管分化能力等级的橡胶树种质的杂交后代,对水囊皮组织中的茉莉 酸生物合成关键酶基因、茉莉酸途径关键环节基因和橡胶生物合成关键酶基因等 20 个基因的表达模式进行分析,并将 基因表达与橡胶树种质次生乳管分化能力等级进行相关性分析。结果发现：茉莉酸生物合成关键酶基因 HbAOCa 和橡 胶生物学合成关键酶基因 HbHevb7 在割胶处理后上调表达,且与橡胶树种质的次生乳管分化能力等级相关性较好。该 方法可用于区分橡胶树种质间次生乳管分化能力的差异。研究结果不仅可以夯实橡胶树种质的乳管分化能力的早期预 测方法,而且可为开发次生乳管分化能力的相关分子标记提供理论基础。     

茉莉酸和其它激素对巴西橡胶树乳管分化的协同作用

研究了外源茉莉酸分别和6-苄基腺嘌呤、吲哚乙酸、水杨酸、乙烯丰和脱落酸共同施用对巴西橡胶树（Hevea brasiliensis Mull.Arg)乳管分化的作用。将含这些激素的羊毛指涂在巴西橡胶树无性系的萌条上，用光学显微镜技术检查茎中乳管数目的变化，以及次生韧皮部轴向系统的细胞层数。施用茉莉酸对正在伸长的茎中初生乳管分化有明显促进作用，但不能诱导形成次生乳管。施用茉莉酸对已经停止伸长的茎中初生乳管的分化没有显著作用，但促进次生乳管的形成。对经过一个生长季节的萌条，施用茉莉酸能够促进各个伸长单位茎中次生乳管的分化。单独施用不同浓度的6-苄基腺嘌呤、吲哚乙酸、水杨酸、乙烯丰和脱落酸对乳管分化都没有显著影响。茉莉酸分别与不同浓度吲哚乙酸、水杨酸、乙烯丰共施后，与单独施用茉莉酸比较，对乳管分化没有显著影响。0.08%茉莉酸和0.45%6-苄基腺嘌呤同时施用比单独施用0.08%茉莉酸能诱导形成更多的次生乳管。0.08%茉莉酸和0.53%～0.0053%的脱落酸共施与单独施0.08%茉莉酸比较，诱导形成的次生乳管有减少趋势。采用酶联免疫技术对巴西橡胶树茎中的异戊烯基腺嘌呤水平进行了初步测定，结果表明，橡胶树顶端伸长单位茎中异戊烯基腺嘌呤含量高于基部伸长单位。施茉莉酸后，无论是基部伸长单位还是顶部伸长单位，异戊烯基腺嘌呤的水平均低于对照，5d后明显上升，明显高于对照，然后趋于稳定。     

茉莉酸甲酯对橡胶树花药愈伤乳管细胞分化的影响

橡胶树老化的愈伤组织存在乳管细胞。茉莉酸甲酯（MeJA）与茉莉酸（JA）同属茉莉酸类物质（JAs），但MeJA对橡胶树愈伤乳管细胞分化的效果尚不清楚。系统研究MeJA对橡胶树愈伤乳管细胞分化的效果，结果发现，低浓度的MeJA(0～1 mg/L)对花药愈伤组织的生长影响不明显，而高浓度的MeJA(2～3 mg/L)会抑制愈伤组织生长，且MeJA浓度与愈伤组织生长呈负相关关系。组织化学制片结果显示，低浓度的MeJA能显著提高愈伤乳管细胞发生频率，其中浓度为1 mg/L效果最佳；而高浓度的MeJA则会降低其发生频率。荧光定量PCR结果显示，培养基中添加MeJA后SRPP、REF、CPT等与橡胶生物合成相关的重要基因的表达量在愈伤组织中变化趋势与愈伤乳管细胞发生频率的变化趋势基本一致，进一步证实MeJA能促进愈伤乳管细胞分化。透射电镜观察发现愈伤乳管细胞内含有橡胶粒子、黄色体等细胞器。研究结果对促进橡胶树愈伤组织在乳管分化研究中的应用，以及开发新型橡胶树增产刺激剂，促进橡胶树天然橡胶的生产具有一定意义。     

与根伤口联系的橡胶树割面干涸病的组织学研究

用光学显微镜和电子显微镜技术研究了与根伤口联系的橡胶树割面干涸病。结果表明该病的基本症状是在树皮内层发生乳管坏死和在坏死的乳管周围产生形成层状分生组织。早期感病树中出现的形成层状分生组织的活动导致晚期病树树皮的变形。新的坏死乳管和形成层状分生组织继续在树皮内层形成,因而使该病成为不可恢复的。     

茉莉酸在巴西橡胶树伤害防卫结构形成中的作用

研究了巴西橡胶树（Hevea brasiliensis)芽接树的萌条受机械伤害时外施茉莉酸（JA）对2种防卫结构创伤周皮和乳管的形成的影响。结果表明：（1）割伤幼茎树皮直至形成层或刮伤幼茎树皮去掉表皮和2-3层皮层细胞，都能在6d后看到诱导维管形成层分化出次生乳管。在伤口上施用JA或JA生物合成的前体亚麻醉（LA），能够使伤害诱导的乳管增加；而施JA生物合成的抑制剂indomethacin（IND）则产生抑制伤害诱导乳管分化的作用。（2）割伤或刮伤都能诱导形成创伤周皮，而在伤口施用JA和IND，JA可能不参与诱导创伤周皮的形成。（3）施用乙烯利和6-苄基腺嘌呤（BA）都不能引起创伤周皮形成，但BA能促进伤害诱导的创伤周皮细胞层数目增加。     

季节、采胶和外源茉莉酸对成龄橡胶树乳管分化的影响

橡胶树树干树皮中的乳管列数目与橡胶产量密切相关。为了建立成龄橡胶树乳管分化的调控技术,笔者采用实验形态学的手段,研究季节、采胶和外源茉莉酸对成龄橡胶树乳管分化的影响。结果表明,在海南岛自然条件下,乳管分化开始于6~7月份,在11月~翌年的5月没有乳管分化;割胶包括正式割胶前的预割能显著提高橡胶树形成层分化乳管的能力,其影响的范围相当大;外施茉莉酸对未开割树和割胶树的乳管分化都有促进作用。这些知识对于发展高效合理的采胶技术可能具有指导意义。     

巴西橡胶树乳管肌动蛋白细胞骨架与采胶的关系

以成龄巴西橡胶树为材料，用免疫印迹技术研究了胶乳中的肌动蛋白，并用异硫氰酸四甲基罗丹明标记的鬼笔环肽荧光探针检查了乳管伤口的肌动蛋白细胞骨架。割胶后收集的胶乳，经超速离心分离的各个组分中，C乳清(胞质溶液)组分含有肌动蛋白。排胶初始期流出的胶乳中肌动蛋白含量多，排胶后期流出的胶乳中肌动蛋白的含量减少。比较了不同割胶强度下收集的胶乳中肌动蛋白的含量，结果表明在强度割胶条件下，胶乳中的肌动蛋白含量较少。用显示肌动蛋白微丝的鬼笔环肽荧光探针检测到，停止排胶时的乳管伤口末端有一团呈现橙红色的荧光物质，表明了肌动蛋白微丝在伤口末端聚积。进行了外施肌动蛋白微丝的解聚剂大环内脂和碘化钾刺激采胶试验，结果表明：施用质量分数1％的碘化钾和饱和浓度的大环内酯水溶液能使胶乳产量增加。这些事实表明，肌动蛋白细胞骨架可能在橡胶树乳管排胶和乳管堵塞中起重要作用。     

橡胶树魏克汉种质成龄树经预割诱导后次生乳管分化的比较

巴西橡胶树树干中次生乳管列的多少与胶乳产量密切正相关,而割胶伤害能诱导次生乳管分化。分析不同魏克汉种质成龄树在预割伤害后树皮次生乳管的分化,不仅为不同种质鉴定和评价提供依据,也为成龄大树割胶后次生乳管分化能力提供预测。采用碘-溴染色方法和石蜡切片技术,对不同种质材料新分化的次生乳管进行了统计分析。研究结果表明,选取的110份魏克汉种质预割后新分化的次生乳管列数不同,具有明显的种质特征。根据分化次生乳管列数的多少,将预割诱导乳管分化的级别由低到高分为1、2、3、4级。在110份种质中,对应1级32份、2级49份、3级24份和4级5份的种质,所占比例分别为29.09%、44.55%、21.82%和4.55%,可见,分化能力强的种质占比较低,大部分种质为2级乳管分化。国外直接引种和国内自主选育的种质在预割诱导分化能力上也存在差异。在110份种质中,国外引种58份种质中对应分化能力1、2、3、4级的种质占比分别为29.31%、44.83%、22.41%以及3.45%;国内选育的52份种质中对应1、2、3、4级的种质占比分别为28.85%、44.23%、21.15%和5.77%;可见,国内选育种质受预割诱导乳管分化的能力优于国外引种的种质,尤其是4级分化能力的种质比例明显高于国外引种的种质。不同系列来源的种质乳管分化能力也存在差异,其中,国外PB、RRIM和RRIC系列和国内的大岭、海垦和大丰系列表现出较强的乳管分化能力。比较分析2个杂交组合后代的乳管分化情况发现,PB86×PR107的4份子代中次生乳管有3份为3级,1份为4级,后代表现出较强的乳管分化能力;而RRIM600×PR107的6份子代中1级2份,2级2份,3级2份,可见其后代乳管分化能力略差。PB86和PR107后代的乳管分化表现出较强的双超亲现象,可作为优良的育种亲本。通过预割判断乳管分化能力不仅为魏克汉种质鉴定和评价奠定基础,也为橡胶树高产育种以及早熟、晚熟品种的早期预测提供有效指标。     

形成层活动对机械伤害诱导巴西橡胶树次生乳管分化的影响

为了进一步优化机械伤害诱导次生乳管分化的实验系统,采用实验形态学的方法,分析了形成层的季节性活动、新梢和顶芽的发育状态以及伤害程度对机械伤害诱导巴西橡胶树萌条次生乳管分化的影响。结果表明,橡胶树萌条的形成层活动具有明显的休眠期和活动高峰期。在形成层活动的高峰期,小面积的机械伤害容易诱导淡绿期和稳定期萌条分化次生乳管,而且稳定期萌条次生乳管分化程度显著大于淡绿期萌条。但在形成层活动的休眠期,小面积的机械伤害不能诱导萌条的次生乳管分化。新梢和顶芽发育状态对机械伤害诱导次生乳管分化程度的影响都与形成层的季节性活动密切相关。大面积的机械伤害抑制次生乳管分化,可能与伤害部位的形成层细胞分裂活性受抑制有关。