巴西橡胶树离体材料的绿色荧光背景研究

绿色荧光蛋白GFP是植物遗传转化常用的报告基因,但是有些植物组织由于具有绿色荧光背景而不能使用.为了探索GFP基因作为报告基因在巴西橡胶树遗传转化中利用的可行性,对巴西橡胶树不同的离体材料进行荧光背景检测,发现花药愈伤组织、未授粉胚珠愈伤组织、游离小孢子、花药壁体细胞均能发出极强的绿色荧光,叶片侧脉细胞发出弱的绿色荧光,而叶肉细胞不能发出绿色荧光.这表明橡胶树愈伤组织、游离小孢子、花药壁体细胞、叶片侧脉细胞含有自发荧光物质,在以它们为受体构建转化体系时不能以GFP基因作为报告基因.     

植物基因枪转化技术及其在茶树上的应用前景

基因枪作为一种新发展起来的实现生物遗传转化的工具，正越来越受到人们的关注，基因枪法转化频率的高低主要由微弹制备，轰击参数选择，外植体状态这三方面决定，茶树的遗传转化工作起步较晚，且大多数的研究都依赖农杆菌系统完成，基于基因枪技术的不受基因型限制及其转受体广泛的特点，该技术也将会在茶树的遗传转化研究中发挥重要的作用。     

巴西橡胶树HbRD22基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆技术从低温诱导的巴西橡胶树全长cDNA文库中获得了HbRD22基因,该基因全长1 458 bp。生物信息学分析结果表明,HbRD22编码一个由338个氨基酸组成的、相对分子量为36.96 ku、等电点为7.65的多肽,并含有一个由217个氨基酸组成的BURP结构域。其推导的氨基酸序列与葡萄的同源性最高,达69%。信号肽预测结果表明HbRD22蛋白为分泌型蛋白,前21个氨基酸区域为信号肽区域。Northern blotting分析结果表明,该基因在正常生长情况下,表达水平较高,干旱胁迫后24 h,表达量逐渐减低,直至检测不到,揭示该基因受干旱胁迫负调控。     

3-PG生长模型及其在橡胶树栽培领域的应用

现代科技的飞速发展,使得计算机模拟林木的生长成为可能,3-PG模型充分考虑了林龄、温度、盐分、空气湿度、土壤肥力和含水量、霜冻天数等因子对光合作用的影响,通过一系列方程模拟碳量平衡、水量平衡、盐分平衡和太阳辐射变化,以此来模拟林分的动态生长过程。3-PG模型应用于橡胶树栽培具备了各种软、硬件方面的条件,期望能在可行性评估、规划、定产、水分、养分、病虫害防治、割胶、绩效等方面,实现精准栽培。     

橡胶树AtCAB1同源基因的克隆及其在稳定与衰老期叶片中的差异分析

以一编码蛋白与拟南芥的CAB1高度相似的EST序列作为探针,通过同源搜索从橡胶树的转录组数据中电子克隆到一条长1 415 bp的cDNA,该序列包含一798 bp的ORF及47 bp的5′UTR和570 bp的3′UTR,命名为HbCAB1;在此基础上,采用PCR技术成功扩增了包括该ORF在内的915 bp的cDNA序列。序列分析表明,该基因预测编码265个氨基酸,理论分子量为28.15 ku,等电点为5.25;蛋白含有1个保守的捕光叶绿素a/b结合蛋白结构域,3个跨膜螺旋和1个C端螺旋,1个三聚化基序,     

巴西橡胶树叶绿体型果糖-1,6-二磷酸酶基因的全长cDNA克隆与表达分析

利用RACE技术从巴西橡胶树中克隆到一个叶绿体型FBPase基因,命名为HbcpFBPase。该基因的c DNA全长为1 512 bp,包含1 209 bp的开放阅读框,编码一个由402个氨基酸残基组成的蛋白,蛋白分子量大小约为43.88 ku,理论等电点为6.64。多重序列比对表明该基因为叶绿体型果糖-1,6-二磷酸酶。Target P软件预测HbcpFBPase在叶绿体中的概率是0.961。实时荧光定量PCR分析表明,HbcpFBPase基因在雌花中表达量最高,雄花及种子次之;此外,机械伤害和割胶以及多种植物激素如乙烯利ET及植物生长素2,4-D可使HbcpFBPase基因下调表达。研究结果对进一步研究橡胶树光合作用碳固定、以及深入研究光合作用与胶乳合成之间的关系提供理论参考。     

FracRoot模型在橡胶树根系研究上的应用初探

以30年生的3个品种的橡胶树为参试材料建立根系模型。测量根系拓扑、分枝规律、连结长度、连结直径和根系分枝角度,将这些数据应用于FracRoot模型,对橡胶树根系分段数量、总长度和生物量进行预测。结果表明,根段的逐渐变细对参数α值有很大影响,FracRoot模型轻微的低估了RRIM600和PR107中根系的分段数量和总长度,高估了GT1分段数量和总长度;过高的估计了所有物种的单一根系总的生物量;过低预测根系的水平分布,而过高的估计了垂直分布。     

橡胶树胶乳HbPLDα1基因及其启动子的克隆与生物信息学分析

植物磷脂酶PLDα1与伤害信号转导密切相关,是伤害诱导内源茉莉酸（Jasmonic acid, JA）生物合成的关键酶之一。橡胶树胶乳PLDα1基因（HbPLDα1）表达的研究将有助于揭示橡胶树乳管细胞JA信号转导及其调控橡胶生物合成的机制。在EST序列的基础上,通过RACE和Genome Walking方法分别克隆了橡胶树胶乳的HbPLDα1基因及其启动子序列。HbPLDα1基因的cDNA全长为2 870 bp,包含长度为2 427 bp的完整开放阅读框（ORF）,具有典型的植物PLDα蛋白保守功能域,与同属大戟科的蓖麻和麻风树的PLDα1基因亲缘关系最近。HbPLDα1基因启动子区域长为1 559 bp,除含有TATA box和CAAT box等基本顺式作用元件外,还存在JA和脱落酸等激素响应元件以及干旱胁迫等环境信号响应元件,这表明HbPLDα1基因的表达可能受激素和环境信号的调控,在橡胶树乳管细胞对激素和环境信号的响应过程中发挥重要作用。     

橡胶树铜转运蛋白基因的克隆及在健康树与死皮树中的差异表达

铜转运蛋白(Copper transporter,COPT)属于CTR/COPT铜转运家族,参与调节生物体内铜的动态平衡。根据抑制性消减杂交文库分离的EST片段,采用3’-RACE技术从巴西橡胶树胶乳中获得HbCOPT5基因的全长cDNA序列,其ORF长420 bp,共编码139个氨基酸,预测HbCOPT5蛋白分子量为15.67 ku,等电点为5.26,含有3个跨膜区。进化树分析结果表明,HbCOPT5与蓖麻、杨树中的COPT蛋白亲缘关系最近;在拟南芥的6个COPT蛋白中,与AtCOPT5的亲缘关系最近。RT-PCR结果显示,健康植株中HbCOPT5的表达量是死皮树中的2.8倍。     

死皮康复组合制剂在橡胶树品种‘93-114’上的应用

为有效解决橡胶树品种‘93-114’死皮高发的问题,进一步验证死皮康复组合制剂的防治效果,采用死皮康复组合制剂对其死皮进行防治。设置药剂处理、空白对照2个处理,2次重复试验分别于2015—2016年、2016—2017年进行,观测处理前后死皮植株割线症状、死皮相关指标及其胶乳产量的动态变化。处理植株死皮长度恢复率均值为79.84%,比对照增加45.20%;死皮指数降低68.36,防效可达71.41%,2次重复试验防效均值为59.34%;死皮植株胶乳产量显著增加,2次重复试验处理植株单株单刀鲜胶乳产量分别达204 g和144 g,处理植株胶乳分别比对照增产1.68倍和6.2倍。死皮康复组合制剂及其配套施用技术显著改善了‘93-114’死皮植株的割线症状,防效显著,显著增加植株胶乳产量,是目前相对较理想的橡胶树死皮防控技术。     

巴西橡胶树生长素响应HbJAR1基因克隆与表达分析

JAR1基因是植物生长素响应基因,具有维持植物体内生长素浓度动态平衡和增强植物抗逆性的功能。为了阐明巴西橡胶树中JAR1基因的结构与功能,本研究利用Q-PCR技术在橡胶树CATAS7-33-97叶片中扩增了JAR1基因,其推导氨基酸含有JAR1蛋白特征性的GH3 superfamily结构域,无信号肽,无跨膜区域,定位在细胞质中,命名为HbJAR1。表达分析结果表明:该基因在橡胶树叶片中的表达量受光照强度、机械伤害和白粉菌侵染显著上调,吲哚乙酸(IAA)、茉莉酸(JA)、乙烯利(ET)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)对HbJAR1在橡胶树中的表达也起到不同程度的上调作用。表明HbJAR1基因属于植物JAR1家族,与橡胶树对光照、伤害等逆境响应有关。     

SSR和AFLP分子标记鉴定巴西橡胶树种质资源的比较研究

选用178份巴西橡胶树种质材料,采用SSR和AFLP分子标记技术对巴西橡胶树种质资源进行鉴定,探讨2种方法的应用效果并加以比较分析。结果显示:利用多态性强的19对SSR引物,检测到92个等位基因;用25对AFLP引物组,检测到702条有多态性的带。SSR位点的平均多态性信息量(PIC)值为0.46,而AFLP多态性带比例是54.88%,AFLP比SSR分子标记具有更高的多态性。结果说明,AFLP标记比SSR标记更适合于巴西橡胶树种质材料的鉴定和保护,同时进一步验证了在作物遗传资源的研究中,采用多种分子标记方法可以获得更加准确的研究数据。     

橡胶树COP9家族基因的克隆及表达分析

COP9信号小体（CSN）是进化上保守的蛋白复合体,在茉莉酸信号途径中起着重要的作用。橡胶树的乳管是一种特化的细胞器,是天然橡胶合成和储存的场所。现有的证据表明橡胶的生物合成可能受到茉莉酸信号途径的调控,但是对于茉莉酸信号途径调控天然橡胶的生物合成还了解的不够。本研究采用RACE技术结合RT-PCR从胶乳中克隆了8个CSN基因的全长cDNA序列,根据与拟南芥的相似性,分别命名为HbCSN1~HbCSN8。荧光定量PCR结果显示,8个CSN基因均能在树皮、不同发育时期的叶片、胶乳、雄花和雌花中表达,其中HbCSN5在胶乳中的表达量最高,其他成员在叶片中的表达量最高。而且,部分HbCSNs基因在胶乳中的表达受到割胶和茉莉酸甲酯处理的上调表达。因此,推测这些上调表达的成员可能参与胶乳的茉莉酸信号途径。     

188份巴西橡胶树种质材料AFLP指纹图谱分析

对188份巴西橡胶树种质材料进行AFLP指纹图谱分析,25对多态性引物在100～1 000 bp内共扩增出1 274条带,其中701条带具多态性,多态性达55.02％.每对引物扩增的谱带数在36～66之间,平均为51条.12份橡胶树种质材料具特征带.大多种质的遗传相似系数都在0.84～0.94之间,占94.6％.说明大多数供试材料的遗传差异相对较小,这与橡胶树种质遗传基础狭窄,遗传差异不丰富相吻合.UPGMA聚类结果将供试材料分为3大类,5个类群,每个类群再细分为若干个小组,橡胶树大部分种质按照类群遗传特性聚集在一起,表明AFLP分子标记指纹图谱结果与表型鉴定种质结果一致,分子标记指纹图谱技术可以作为种质鉴定的辅助方法,从微观方面来进行种质的研究保存,为选育种提供好的育种材料.     

巴西橡胶树叶片蛋白样品的制备及质谱初步分析

采用TCA-丙酮沉淀法并稍做改进提取巴西橡胶树叶片总蛋白,蛋白溶解后,用试剂盒对蛋白上清液进行纯化和浓度测定。十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和双向凝胶电泳(2-DE)的结果均表明,所制得的蛋白样品质量较高,并且纯化过的蛋白样品2-DE(双向电泳)图谱效果更好(7 cm,考染)。根据预实验结果,选用17 cm IPG预制干胶条对纯化的蛋白样品进行2-DE实验,采用快速银染法进行染色,随机挖取银染胶上6个蛋白点进行MALDI-TOF MS分析和数据库检索,鉴定了3个蛋白,它们是：1-氨基环丙烷-1羧酸合酶2,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基和F11O4.2。本实验为进一步对巴西橡胶树叶片中具有重要生物学功能蛋白的筛选和鉴定打下了方法学基础。     

橡胶树体胚发生过程中的生理生化特性

以巴西橡胶树花药为外植体,研究了巴西橡胶树花药体胚发生过程中抗氧化酶活性和某些生理参数的变化。结果表明,橡胶树花药体胚发生过程中,SOD活性变化表现在培养30 d达到最高值,而后下降平缓;丙二醛(MDA)含量在第60天达到最高。生理参数的变化表现为可溶性蛋白含量0 d含量最高,可溶性糖的含量在50 d达到最高,据此认为,SOD和MDA对橡胶树花药体胚的诱导起主导作用,可溶性蛋白含量与不定芽的发生密切相关。     

橡胶树胶乳中硫醇功能以及模式植物中硫醇合成途径研究进展

天然橡胶是一种用途广泛的天然高分子化合物。限制胶乳产量的因素之一是排胶持续时间,如何延长排胶持续时间一直是排胶生理和割胶技术研究的主要问题。研究发现,割胶后乳管中能产生大量的活性氧,活性氧使黄色体膜氧化破裂是导致胶乳在乳管中原位凝固的主要原因之一。硫醇是乳管细胞中的一类抗氧化剂,具有延迟胶乳凝固的作用,与排胶持续时间密切相关。因此,硫醇的代谢途径成为目前的研究热点。本文总结了橡胶树硫醇功能以及模式植物中硫醇合成关键酶基因研究进展,旨在为进一步研究橡胶树硫醇合成途径关键基因提供指导。     

天然橡胶生物合成相关基因表达与橡胶产量的相关性

胶乳被认为是橡胶树的一种与伤害应答相关联的保护物质。割胶可以显著促进橡胶生物合成,且此促进作用与激活乳管细胞中橡胶生物合成相关基因的表达相关,但相关性大小尚不清楚。本文通过qPCR分析了正常割胶条件下,6个橡胶生物合成相关基因HbHRT2、HbSRPP、HbREF、HbHMGR1、HbHRT1、HbGAPDH在5个橡胶树魏克汉种质和5个1981°IRRDB种质胶乳中的表达情况。结果显示：这6个基因在魏克汉种质中的表达水平显著高于1981°IRRDB种质,分别是后者的1.05~14.62、0.97~4.26、1.46~12.56、0.83~2.99、0.43~7.54、1.92~11.31倍,平均值是后者的7.54、2.55、5.69、1.71、2.71、4.91倍。相关性分析表明,这些基因的表达与橡胶树干胶产量呈正相关,其中,HbREF和HbGAPDH的表达水平与干胶产量之间的相关性最高,有望作为橡胶树产量育种的分子指标。     

橡胶树树皮miRNA定量表达分析的内参筛选

世界所需天然橡胶主要来自橡胶树,橡胶树的乳管是合成和储存天然橡胶的组织,树干树皮中的次生乳管与天然橡胶生产密切相关,由维管形成层分化而来。次生乳管数量与天然橡胶产量呈显著正相关。因此,乳管分化是天然橡胶生产面临的一个重大理论课题。植物miRNAs是一类长约20~24个核苷酸的非编码小RNA分子,通过介导基因沉默在植物生长发育、细胞分化及逆境适应中起着非常重要的调节作用。橡胶树乳管分化过程中差异miRNAs的鉴定对于进一步认识乳管分化的分子机理具有重要的作用。实时荧光定量PCR（qPCR）已广泛用于miRNA的定量表达分析,选择合适的miRNA内参对于准确进行miRNA的表达定量至关重要。本研究以冠菌素（coronatine, COR）诱导橡胶树萌条分化次生乳管的实验系统,采用小RNA Poly A加尾的qPCR技术分析COR处理对形成层区3个非编码RNA（U6 snRNA、5S rRNA、18S rRNA）和6个miRNA（hbr-miR159b、hbr-miR396b、miR169-x、miR172-y、miR535-x、miR894-x）候选内参的表达稳定性的影响。geNorm和NormFinder软件的联合分析结果显示,表达稳定性最高的是hbr-miR396b和miR894-x,稳定性较差的是U6 snRNA。hbr-miR396b和miR894-x可作为合适的内参基因,用于分析COR影响下的miRNA相对定量表达,为鉴定橡胶树次生乳管分化相关的差异表达miRNAs奠定良好基础。