胶乳是乳管细胞的细胞质,是橡胶生产的收获部分,其中25~50%是橡胶粒子。胶乳的再生是典型的异戊二烯物质次生代谢过程,是影响橡胶产量的首要因素。植物小G蛋白(small GTPase)超家族成员众多、功能多样,是细胞信号传导系统中重要的分子开关,已有报道显示其参与植物次生物质的代谢调控。橡胶树胶乳中有多个小G蛋白基因,我们已发现其中一个Rab基因受割胶(促进产胶)上调表达。综合已有文献,推测小G蛋白基因很可能参与橡胶树产胶相关各个层面的调控。本项目利用我们建立的多个橡胶树EST序列数据库和基因差异表达库,结合完善的实验系统,以热研7-33-97、热研8-79和PR107等主栽品种为研究材料,全面筛选和鉴定与产胶密切相关的小G蛋白基因,并对候选关键基因产物进行亚细胞定位和功能分析。研究结果不仅有助于阐释橡胶树胶乳再生的调控机理,也为制定安全、科学的产胶调控措施提供理论依据和实践指导。
Hevea brasiliensis;small GTPase;Tapping;latex regeneration;expression analysis
胶乳再生是典型的异戊二烯物质次生代谢过程,是影响橡胶产量的首要因素。植物小G蛋白(small GTPase)超家族成员众多、功能多样,已有报道显示它们参与植物次生物质的代谢调控。因此,本项目利用我们建立的橡胶树胶乳EST序列数据库,结合完善的实验系统,以热研7-33-97为研究材料,全面筛选和鉴定与产胶密切相关的小G蛋白基因。结果是本项目首次明确了橡胶树胶乳中小G蛋白基因家族的组成和数量(4个家族,48个成员);其中有29个小G蛋白基因成员已经获得完整的编码序列,其中20个成员基因的全长cDNA(2个Arf基因、2个Ran基因、11个Rab基因和5个Rop基因),验证了其中4个HbRabs蛋白的GTP结合活性;通过18个基因的全面表达分析,筛选到可能参与橡胶树胶乳再生的基因成员3个;表明橡胶树中Rop家族基因成员具有多种功能,既有可能参与胶乳再生调控,也可能参与橡胶树死皮病(tapping panel disease,TPD)的发生发展,还可能通过细胞分裂素信号途径参与橡胶树茎干的径向发育。总之,本项目实施结果增加了我们对橡胶树中小G蛋白家族组成、数量和可能功能的认识,有助于阐释橡胶树胶乳再生的调控机理,并为深入研究其功能奠定了基础。