浅谈橡胶草胶乳品质影响因素

橡胶草是多年生的菊科蒲公英属草本植物,根中含约20%以上的天然橡胶,品质类似于巴西橡胶,可在我国北方种植,是可替代巴西橡胶的寒温带天然产胶植物。从天然胶乳基因遗传结构特性、气候与种植因素、采收、储藏及分离技术等方面分析天然胶乳品质形成的影响因素,为在北方种植橡胶草如何获得优良胶乳品质提供理论依据。     

昭苏县橡胶草冬播种植技术

橡胶草作为一种重要的产胶作物,喜冷凉气候,适合在新疆昭苏种植.因受春季积雪消融、土壤化冻和气候条件变化的影响,昭苏县种植橡胶草生长时间短,春季多风、水分蒸发快,橡胶草成苗率低,影响其丰产性和稳产性.本文从播前准备、播种技术、田间管理、适时收获4个方面介绍昭苏县橡胶草冬播种植技术,以期为橡胶草在昭苏县的冬季种植提供借鉴.     

大庆地区橡胶草引种试验

在大庆盐碱地区引进6个橡胶草种质资源,研究其生长发育规律和产量的变化,并以此为依据,筛选适合本地区种植的橡胶草种质资源。结果表明:国内外种质资源表型外观差异大,国内种质资源叶片较多,国外种质资源叶片相对较少,但国外种质资源的根长度、根粗、生物产量及含胶量明显高于国内种质资源。     

橡胶草高效再生体系的建立和优化

[目的]优化橡胶草再生和遗传转化体系。[方法]以橡胶草茎和叶为外植体,以1/2MS和MS为基本培养基,研究不同激素浓度配比、外植体类型和激素浓度对橡胶草不定芽诱导和生根的影响。[结果]橡胶草进行组织培养的最佳外植体类型为茎,诱导不定芽形成的最佳激素浓度配比为1.0 mg/L 6-BA和0.10 mg/L NAA。诱导不定芽生根的最佳激素浓度为0.10 mg/L NAA,生根率达100%,移栽成活率达95%以上。[结论]建立了橡胶草高效再生体系,对提高橡胶草组织培养的效率和转化率具有重要意义。     

橡胶草染色体制片技术研究

以橡胶草根尖和嫩叶为材料,对其染色体制片技术的取样时间、预处理试剂、解离方法及解离时间进行比较研究。结果表明:橡胶草根尖和嫩叶取样最佳时间均为上午8:00~10:00;2 mmol/L 8-羟基喹啉溶液室温预处理4 h效果最好;根尖和嫩叶用1 mol/L盐酸于60℃下分别酸解10和12 min效果良好。     

新疆橡胶草锈病病原菌的分离与鉴定

【目的】研究引起新疆伊犁橡胶草锈病的病原菌种类,为该病的有效防控提供科学依据。【方法】按照柯赫氏法则,分离田间橡胶草锈病病原并接种健康橡胶草以验证其致病性,采用显微镜观察橡胶草锈菌夏孢子形态,应用真菌通用引物NL1/NL4和锈菌通用引物ITS5-u/ITS4rust分别对锈菌的28S rDNA和ITS基因序列进行PCR扩增和测序,通过ITS序列构建系统发育树分析该菌种属地位。【结果】田间病样分离获得的锈菌可侵染健康株并且发病症状与田间症状一致。橡胶草锈菌夏孢子近球形、椭圆形或卵圆形,大小为(24~32 × 21~26) μm,淡黄色至栗褐色,有刺,单胞,壁厚为1~2.5 μm。新疆伊犁橡胶草锈菌与山柳菊柄锈菌最为接近,其序列同源性达到了99.06%。【结论】引起新疆伊犁橡胶草锈病的病原菌为山柳菊柄锈菌。     

绿色能源植物橡胶草的最佳收获期研究

为了确定大规模种植橡胶草(Taraxacum kok-saghyz Rodin)的最佳收获期,利用栽植的橡胶草进行试验,通过测定不同年份、不同生长时期橡胶草的生物量、橡胶含量,计算得到单株橡胶草的橡胶产量,对比分析后,认为橡胶草的最佳收获期为生长第2年的结实期,这可为今后橡胶草大面积种植、橡胶草提取橡胶的工业化提供理论依据。     

伊犁野生橡胶草居群的表型多样性分析

以新疆伊犁的3个野生橡胶草居群(A、B、C)为研究对象,进行株幅、初花期天数、叶片长、叶片宽、叶片厚、花葶数、花葶长和花葶粗等8个表型性状的多样性分析。结果表明,45份野生橡胶草材料表型性状的变异系数为0.77%～47.54%,平均值为30.66%,多样性丰富;不同居群在株幅、叶片长、叶片宽、叶片厚和花葶粗等表型性状上存在显著差异,居群内的多样性十分丰富。聚类分析结果表明,欧氏距离为15时,可将45份野生橡胶草分为3个类群:第Ⅰ类群包括全部居群B和部分居群A与居群C的材料,第Ⅱ类群只包括了居群A的2份材料,第Ⅲ类群仅包括居群C的7份材料。表型性状的聚类分析结果与实际地理位置关系较大,与生长环境的关系相对较小。     

遮荫对橡胶草生理特性的影响

【目的】 研究不同遮荫处理对橡胶草光合性能和物质含量的影响,分析遮荫影响橡胶草的生理机制过程。【方法】 以新疆当地2个橡胶草品系为材料,于2019年在新疆农业科学院安宁渠综合试验场进行大田试验。设不遮荫、轻度遮荫、重度遮荫3个处理。【结果】 与正常光照相比,轻度遮荫促进了橡胶草根系和叶片中柠檬酸、苹果酸、丁二酸、草酸、总黄酮、总酚、绿原酸、咖啡酸等物质的合成,提高了橡胶草的代谢能力,进而增加了橡胶草光合性能和物质含量,最终影响了橡胶草的光合生理特性。重度遮荫造成橡胶草SPAD值、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)迅速降低,但胞间CO₂浓度(C_i)上升,橡胶草叶片和根系中的总酚、总黄酮、有机酸组分、绿原酸和咖啡酸含量均下降。昭苏1-1的相关指标变化幅度较哈引2-6小。【结论】 不同品系橡胶草在不同遮荫环境下的生长适应性不同。尤其在重度遮荫环境下,2种橡胶草光合性能均显著下降,光合产物累积能力及输出能力受阻,最终影响橡胶草生理特性。     

不同溶液对橡胶草种子发芽能力的影响

[目的]研究以一定浓度赤霉素、聚乙二醇(PEG6000)和高锰酸钾渗透处理橡胶草种子对其萌发及相关生理指标的影响,分析橡胶草种子萌发和幼苗生长与水分胁迫的关系,旨在研究引发及促进供种萌发和活力的效应,为新能源植物橡胶草的生产管理提供科学依据。[方法]分别将橡胶草种子浸泡于50、100、150、200 mg/L的赤霉素,质量分数为1%、5%、10%、15%的聚乙二醇溶液,质量分数为0.01%、0.02%、0.05%、0.10%的高锰酸钾溶液,用去离子水作对照,统计发芽势,计算发芽指数和活力指数。[结果]不同溶液浸泡使橡胶草种子的发芽能力存在差异。当赤霉素浓度达到150 mg/L时,出现较高的发芽势和发芽率,发芽率为78%,发芽指数为21.22%;当聚乙二醇浓度为15%时,出现较高的发芽势和发芽率,发芽势为72%,发芽率为85%,发芽指数为22.08%;当高锰酸钾浓度为0.02%时,出现较高的发芽指数和发芽率,发芽势为50%,发芽率为84%,发芽指数为19.23%。[结论]3种处理方法中以聚乙二醇浓度为15%时,处理效果最好,发芽势为72%,发芽率为85%,发芽指数为22.08%,与CK相比差异极显著(P0.01),建议推广使用。橡胶草发芽能力好,建议推广。     

不同种植密度对橡胶草主要农艺性状及生物量的影响

为了明确橡胶草区域适应性栽培的合理种植密度,在大田条件下设置行距×株距分别为20 cm×20 cm、20 cm×30 cm、20 cm×40 cm、20 cm×50 cm、30 cm×20 cm、30 cm×30 cm、30 cm×40 cm、30 cm×50 cm共8个密度处理,研究不同种植密度对橡胶草现蕾期和结实期主要农艺性状和生物量的影响.结果表明:当行距为20 cm或30 cm时,橡胶草现蕾期和结实期主要农艺性状和生物量均随着株距增加呈增大趋势,且行距为30 cm时的主要农艺性状和生物量均比行距20 cm的高;此外,不同种植密度下橡胶草的叶长、株幅、千粒重、鲜根重、干根重和根粗差异均达到显著水平,而种植密度对花葶长度及花葶数量等影响较小,在行距×株距为30 cm×40 cm时,橡胶草的主要农艺性状和生物量较高,农艺性状也较好.因此,行距×株距为30 cm×40 cm是橡胶草区域适应性栽培较合适的种植密度.     

GA_3对橡胶草生理特性及开花的影响

以橡胶草叶片为试材,喷施不同质量浓度[0 mg/L(CK)、50 mg/L(T1)、100 mg/L(T2)、150mg/L(T3)、200 mg/L(T4)、300 mg/L(T5)、600 mg/L(T6)]赤霉素(GA3),研究其对橡胶草叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量、酶活性、开花及主要开花性状的影响。结果表明:叶片喷施GA3后,随着时间的推移,各处理叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量整体上呈逐渐上升趋势,但上升幅度较小,且CK最高;GA3处理均使叶片SOD、POD、CAT活性下降,其中,T3的酶活性较其他处理低,T3叶片SOD活性在处理后10 d与CK相差最大,活性下降25.39%,活性最低峰时较CK下降11.81%;T3叶片CAT活性处理后10 d与CK相差最大,活性下降77.66%,活性最高峰时较CK下降44.00%;T3叶片POD活性在处理后20 d与CK相差最大,活性下降75.17%,处理后60 d与CK相差最小,POD活性下降32.13%。随着GA3质量浓度的增加,各处理营养生长期时间延长,开花推迟,花期缩短;花葶高度和花葶粗均呈现先升高后下降的趋势,开花数则呈下降趋势;而花直径差异不显著,但均与CK差异显著。综上,外施一定质量浓度的GA3对橡胶草花葶高、花葶粗、花直径生长均有一定的促进作用,且质量浓度为150 mg/L时促进效果最佳。     

橡胶草种质苗期农艺性状相关性及遗传多样性初析

利用数理统计软件对12份橡胶草种质材料的主要农艺性状进行相关性、遗传多样性及聚类分析。结果表明:12份橡胶草种质主要农艺性状存在较大差异,其中叶片长、叶片宽、叶形指数、叶柄长变异系数均较大,Shannon-weaver多样性指数H′在1.86~1.99,具有丰富的多样性;叶片长、叶缘类型与其它性状之间相关性较大,其中叶片长与叶片宽、叶形指数、叶柄长及叶缘类型均呈显著正相关;叶缘类型与叶片长、叶片宽、叶柄长均呈显著正相关,与叶脉颜色呈极显著负相关;通过聚类分析将12份材料划分为3个类群,综合评价发现,Ⅱ类群的3份材料(206-1、208-1、214-1)表现显著优于Ⅰ和Ⅲ类群,可作为橡胶草育种的优选材料。     

橡胶草法尼基焦磷酸合酶基因的克隆与功能分析

【目的】法尼基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase,FPS）是天然橡胶生物合成的甲羟戊酸途径中的关键酶,获得橡胶草FPS基因并转化野生橡胶草,为研究FPS基因在橡胶草橡胶生物合成过程中的调控作用奠定基础。【方法】采用同源克隆的方法获得橡胶草FPS基因全长cDNA序列,并对该基因进行生物信息学分析。对橡胶草和其他18种不同高等植物的FPS氨基酸序列进行多序列比对及进化树分析。提取橡胶草不同组织：根、叶柄、叶、花梗、花和种子RNA,对FPS基因进行组织特异性表达分析,并对不同生长时期的橡胶草FPS表达量进行比较,分析橡胶草生长过程中FPS的调节作用。将该基因在野生型橡胶草中过表达,对得到的转基因和野生型植株FPS相对表达水平进行分析,比较转基因和野生型植株橡胶含量的变化。碱煮法提取转基因和野生型橡胶草根部的橡胶,测定橡胶含量。【结果】获得橡胶草FPS基因全长cDNA序列,命名为TKFPS（GenBank登录号 KJ558350.1）。序列分析表明该基因包含1个1 029 bp的完整开放阅读框,编码342个氨基酸,编码的蛋白质相对分子量为39.35 kD,理论等电点（pI）为5.41,平均疏水性为-0.242。多序列比对结果表明,橡胶草FPS氨基酸序列含有高等植物FPS基因的5个保守结构域,系统发育分析结果显示新疆野生橡胶草与蒲公英处于同一分支,其亲缘关系最近。TMHMM和TargetP亚细胞定位分析得知,TKFPS 蛋白无跨膜区域,可能定位于细胞质中发挥功能。组织特异性分析结果表明TKFPS在橡胶草的根、叶柄、叶、花梗、花、种子中均有表达,其中,在叶中表达量最高,根次之,在花中表达量最低。重组子pCAMBIA2300-35S-TKFPS经农杆菌介导法转化野生橡胶草叶盘,得到6株转基因植株。实时荧光定量PCR检测发现,与野生型相比,转基因株系FPS的相对表达量水平明显升高,6株转基因株系TKFPS表达量平均约是野生型的2.8倍。橡胶含量测定结果表明6株转基因株系的根中橡胶质量分数平均比野生型增加了3.92%。【结论】成功从橡胶草中克隆获得TKFPS,并转化野生橡胶草得到转TKFPS的高产橡胶草株系,FPS在橡胶草产胶过程中发挥重要功能。