橡胶树产胶生物学研究进展

天然橡胶（顺式-1,4-聚异戊二烯）是一种重要的工业原料,主要来自橡胶树。以天然橡胶的生物合成与产量形成为主要内容的产胶生物学研究为橡胶树高产遗传改良提供理论指导,近10年取得了重要进展。本文从橡胶树基因组测序、橡胶转移酶、转基因、以及转录组和蛋白质组等4个方面介绍产胶生物学研究主要进展,并讨论了相关领域研究存在的问题,对未来5~10年需重点关注的研究内容提出了建议。在介绍橡胶转移酶时,同时概述其他几种产胶植物的相关研究进展。     

橡胶树无性系产胶能力株间一致性分析

橡胶树无性系株间产量存在明显差异是导致产量育种选择周期长的主要原因之一。橡胶树的产量主要取决于产胶能力和排胶能力2个因素。树干树皮中的次生乳管数量及乳管细胞内的天然橡胶生物合成效率与产胶能力直接相关。从次生乳管分化和橡胶合成关键因子基因表达2个层面对无性系株间产胶能力的一致性进行分析。结果表明:树皮最内石细胞群以内次生乳管列数与次生韧皮部厚度的比值具有品系特征;在同一品系中,该比值的株间差异小,表现出良好的一致性。8 a割龄大树该比值的株间一致性较3 a幼树差,而在3 a幼树中,树高40 cm处该比值的株间一致性比树高100 cm处更好。因此,以3 a幼树树高40 cm处的该比值作为产量育种早期筛选标记较合适。胶乳中MYC1、HRT2基因的表达量在割胶后上调,并且具有品系特征,但这2个基因的表达量在株间的一致性较差,故在产量育种早期筛选中只能起到辅助作用。     

橡胶树新品系湛试327-13抗寒性和产胶能力调查

为了评价橡胶树新品系湛试327-13抗寒性和产胶能力,对建立在广东省新时代农场的湛试327-13生产性系比试验区进行了调查。结果表明：湛试327-13在2007～2008年度冬春低温寒害级别为2.10级,与93-114抗寒性相等;对2009～2014年产量分析,湛试327-13株次产是93-114的186%～324%,干胶含量比93-114高10%以上。综合分析,湛试327-13是抗寒性强和产量较高的优良新品系。     

橡胶树导胶引起生理生化变化的研究

橡胶树在采用导胶（CATASFLOW）技术[PId／6＋ET（G）,6d刺激1次]的排胶过程中,在高效激素乙烯作用下排胶时间长达36h以上,排胶速度低于对照（S／2d／3＋ET）,干胶含量（DRC）和总固形物含量（ISC）比对照低,并随排胶进程而下降,在24h内降至最低,然后缓慢回升,但停排前未达到开始排胶时的水平．蔗糖含量的变化与对照不同,随排胶进程而逐步上升,24h后达到最高水平并保持长达12h．橡胶转移酶（RuT）活性低于对照．RuT活性在开始排胶时最低,随排胶上升,16h内达到最高,后有所下降．RuT活性在排胶前期上升后就保持在高于开始导股时活性的30％～100％的水平上．破裂指数（BI）始终高于对照．BI随排胶上升到新高度（28％→36％）后,有所被动,但停排前仍比开始导胶时高。硫酸（R－SH）含量在排胶后4h变化很小,而后刚降到最低水平,再由慢到快地回升到最初的水平,而对照R-SH合量相对稳定．可溶性无机磷（Pi）、镁含量（Mg2+）均随排胶缓慢下降,而对照均剧降。      

橡胶树产排胶相关基因在死皮和健康橡胶树中表达模式分析

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,给中国橡胶种植业带来巨大经济损失。本文利用RT-PCR技术分析14个产排胶相关基因在死皮和健康橡胶树树皮中表达模式。研究结果表明,有8个基因在健康橡胶树树皮中上调表达,其分别是法尼基焦磷酸合酶、小橡胶粒子蛋白、橡胶素、蔗糖转运蛋白5、橡胶延伸因子、几丁质酶、HMG辅酶A还原酶和HMG辅酶A合成酶,有4个基因在死皮橡胶树树皮中上调表达,他们分别是橡胶转移酶、牻牛儿基牻牛儿基二磷酸合酶、蔗糖转运蛋白2a和β-1,3-葡聚糖酶;另外,蔗糖转运蛋白2b和蔗糖转运蛋白1表达模式没有发生变化。此结果为深入揭示橡胶树死皮发生分子机制提供新观点。     

巴西橡胶树胶乳核酸含量与产量及死皮关系的研究

初步研究了无性系ＲＲＩＭ６００健康与死皮橡胶树乳胶的核酸、蔗糖、无机磷和硫醇的含量及核糖核酸酶的活性，分析了它们与胶乳产量和死皮之间的关系。认为死皮树胶乳中核糖核酸酶活性的增强和核酸含量的下降是割面局部组织衰老现象的反映。     

橡胶树树干注射乙烯利增产效应研究

采用树干注射法在老龄RRIM600橡胶树上进行不同浓度不同剂量的乙烯利刺激试验,结合不同割面位置的乙烯利刺激增产效应进行研究后初步得出：树干注射0.05%的乙烯利2 mL以上即可获得和常规割面涂药法相当的产胶量,注射乙烯利浓度在1%以上其产胶量即可超过常规涂药法,且注药孔与割面的距离在50 cm以内能获得更高的干胶产量。而采用3%的乙烯利注射2 mL的方式可以获得比常规涂药法更高的产胶量,与不使用乙烯利刺激的胶树相比,其净增产率达到123%,是较为适宜的橡胶树树干注射乙烯利的使用浓度和使用量。     

海拔梯度对橡胶树生理特性及产量的影响

为了解海拔梯度对橡胶树(Hevea brasiliensis)生理特性和胶乳产量的影响,对4个海拔水平(A1,650~750m;A2,750~850 m;A3,850~950 m;A4,>1 000 m)的2个橡胶树品种(GT1和RRIM600)进行研究。结果表明:随着海拔梯度的上升,土壤水分呈下降趋势,而土壤养分呈低-高-低的规律。海拔梯度对橡胶树生理生态特性和胶乳产量具有显著影响,随着海拔的升高,2个橡胶树品种的Chl含量呈下降趋势,MDA和MP呈上升趋势,而非酶保护物质(SS、Suc、Pro和SP)系统和抗氧化酶(CAT、SOD和POD)系统相互协同发生变化。采用主成分分析法对8个主要生理生化指标分析得出特征值、贡献率、累积贡献率和主成分载荷矩阵,最终提取前3个主成分(POD、SS和Pro)对不同海拔下橡胶树品种进行综合评价。经计算,2个品种在各海拔下综合得分(Q值)高低顺序为:GT1-A3>RRIM600-A3>RRIM600-A2>GT1-A2>RRIM600-A4>GT1-A4 RRIM600-A1>GT1-A1。此研究结果验证了云南热区山地植胶海拔上限为950 m的合理性,而超高海拔(>1 000 m)的确不适合植胶。     

胶乳生物凝固中活性干菌种的凝固效果比较

比较不同条件下制得的活性干菌种对天然胶乳的凝固效果，结果表明：筛选出最佳载体B与湿菌体配比为2∶1，菌体培养时间为2～3 d，所制得干菌种对胶乳的凝固效果最好，所制成的活性干菌种和液体菌种一样能进行鲜胶乳的连续凝固。     

乙烯利和乙烯刺激对橡胶树胶乳中几丁质酶活性和胶乳产量的影响

以巴西橡胶树无性系PR107,RRIM600,GT1为试验材料,研究乙烯利和乙烯刺激对胶乳黄色体中几丁质酶活性和胶乳产量的影响。结果表明:在乙烯利和乙烯的有效刺激浓度范围内,几丁质酶活性随乙烯利和乙烯浓度增加而增加;乙烯和乙烯利持续刺激一段时间后,几丁质酶活性达到最大值;3种不同排胶特性品系橡胶树在施用乙烯利刺激后胶乳中几丁质酶活性和胶乳产量较施用乙烯利刺激前均有所增加,其增加强度存在着品系差异,表现为:PR107>GT1>RRIM600。      

利用无人机图像颜色与纹理特征数据在小麦生育前期对产量进行预测

为了实现基于无人机的小麦产量快速预测,通过不同种植密度、氮肥和品种的田间试验,应用无人机航拍获取小麦生育前期（越冬前期和拔节期）的RGB图像,通过图像处理获取小麦田间颜色和纹理特征指数,并在小麦收获后测定实际产量。通过分析不同颜色和纹理特征指数与小麦产量的关系,筛选出适合小麦产量预测的颜色和纹理特征指数,建立小麦产量预测模型并进行验证。结果表明,小麦生育前期图像颜色指数与产量的相关性较好,而纹理特征指数相关性较差。对越冬前期利用单一颜色指数NDI构建的产量预测模型验证时,R为0.541,RMSE为671.26 kg·hm^-2;对拔节期用单一颜色指数VARI构建的产量预测模型验证时,R为0.603,RMSE为639.78 kg·hm^-2,预测结果比较理想,但不是最优。对越冬前期颜色指数NDI和纹理特征指数ENT相结合构建的产量预测模型验证时,R和RMSE分别为0.629和611.82 kg·hm^-2,比单一颜色指数模型分别提升16.27%和减小8.85%;对拔节期颜色指数VARI和纹理特征指数COR相结合构建的产量预测模型验证时,R和RMSE分别为0.746和510.29 kg·hm^-2,较单一颜色指数模型分别提升23.71%和减小20.24%。上述结果说明,将无人机图像颜色和纹理特征指数相结合建立的估产模型精度较高,可在小麦生育前期对产量进行有效预测。     

保水处理对橡胶树叶片生理特性及胶乳产量的影响初探

以橡胶树品种‘云研77-4’为试材,采用盖膜、盖草和添加保水剂的处理方式,以常规管理（不覆盖）为对照,通过田间比较试验研究3种保水处理对橡胶树全年中不同生长阶段叶片生理特性及胶乳产量的影响。方差分析结果表明：盖膜、盖草和添加保水剂在干季均显著提高了土壤含水量,并显著影响了橡胶树叶片的可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）和蔗糖（Suc）含量;3种保水处理处理均不同程度的提高了胶乳产量。主成分分析结果表明：提取3个主成分,累计贡献率为84.8%,说明前3个主成分可反映原始变量的绝大部分信息;根据综合得分,各保水处理优劣顺序依次为：添加保水剂、盖草、盖膜、对照;橡胶树全年中不同生长阶段叶片生理指标综合表现优劣顺序依次为：12月、3月、1—2月、11月、6月、7月、9—10月、8月、5月、4月。因此,从本研究结果可以推断,各保水处理均能有效缓解季节性干旱对橡胶树生长的不利影响,在生产上可以根据橡胶树全年中不同生长阶段叶片生理指标综合表现选择合理的割胶时期。     

橡胶树魏克汉种质资源的胶乳产量与生理性状变异分析

本研究以128个开割的魏克汉种质橡胶树无性系为研究对象,测定年均刀次胶乳产量、干胶含量以及胶乳中蔗糖、无机磷、硫醇、总固形物等生理参数,结合2017年底橡胶树胸径围数据进行群体变异和相关性分析。结果表明,蔗糖含量变幅为3.14~35.50 mmol/L,变异系数最大（53.2%）;年均刀次胶乳产量变幅为24.2~475.0 mL,变异系数为51.5%;蔗糖含量与干胶含量和年均刀次胶乳产量呈显著负相关（P<0.05）。对年均刀次胶乳产量进行K-均值聚类分析,将128份无性系分为3个类型,第I类约占10%,年均刀次胶乳产量最高（351.0 mL）,胸径围均值最大（59.5 cm）,第4刀胶乳产量最高（196.2 mL）,但蔗糖含量平均值最低（7.83 mmol/L）,其他生理指标差异不显著。     

不同产量水平橡胶树砧木胶乳养分的差异

通过测定分析不同产量水平的橡胶树(PB86)在刺激周期内每次割胶时砧木胶乳中干含、总固形物、硫醇、糖、无机磷等养分的含量,探讨砧木养分与橡胶树产量间的关系。结果表明:产量高的橡胶树砧木胶乳中干含、总固形物、硫醇、糖的含量也较高,其中超高产橡胶树与对照的差异达极显著水平;同时,高产橡胶树与对照间的干含、总固形物含量达到极显著水平;砧木中无机磷的含量则表现为超高产橡胶树最低。     

大孔吸附树脂对橡胶乳清中白坚木皮醇静态吸附的研究

通过静态吸附、静态解吸及吸附动力学研究,对比分析了ADS-7、ADS-17、聚酰胺树脂、超高交联树脂和酚醛型树脂等5种大孔吸附树脂对橡胶乳清中白坚木皮醇的分离效果,同时探讨了ADS-17树脂在25℃下的等温吸附过程,并用Langmuir吸附等温线模型和Freundlich模型分别对吸附数据进行拟合。结果表明:5种树脂中,中极性的大孔吸附树脂ADS-17对白坚木皮醇的吸附效果最佳,吸附平衡时间约4 h,吸附量可达5.8 mg/g干树脂;且白坚木皮醇在ADS-17树脂上的吸附符合Langmuir吸附等温线模型,为单分子层吸附。