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中國熱科院在橡膠樹死皮發生機制研究方面取得重要進展

作者: 橡膠所 劉輝 來源:中國熱帶農業科學院 發表時間:2021-09-28 點擊: 我要分享

近日,中國熱科院橡膠所死皮機理與防控團隊在橡膠樹死皮發生分子與生理機制研究方面取得重要進展,為橡膠樹死皮防治提供了理論依據。

橡膠樹是重要戰略物資和工業原料天然橡膠的主要來源。生產中通過割膠獲取橡膠樹的膠乳,健康植株割膠后幾乎整個割線部位都有膠乳流出。然而,由于種種原因,一些橡膠樹割膠后割線局部甚至全部沒有膠乳排出,即所謂的死皮(Tapping panel dryness)。目前,膠園死皮率普遍在25%以上,導致嚴重的產量和經濟損失。橡膠樹死皮已成為制約天然橡膠產業持續健康發展的最主要因子,是產業發展亟需解決的重大難題。當前,橡膠樹死皮發生機制尚不完全清楚,制約了高效死皮防治技術的研發。

研究團隊通過對熱研7-33-97健康與死皮植株樹皮樣品進行全轉錄組和小RNA測序,首次對橡膠樹中的長鏈非編碼RNAlncRNA)進行了系統鑒定分析,通過表達差異分析, 鑒定了與死皮發生相關的263lncRNAs174miRNAs1574mRNAs(基因)。KEGG富集分析表明,差異表達mRNAs、差異表達lncRNAsmiRNAs的靶基因主要富集于代謝途徑、次生代謝物的生物合成和激素信號轉導。根據差異表達lncRNAmiRNAmRNA間的調控關系,構建了橡膠樹死皮發生的lncRNA-miRNA-mRNA調控網絡,明確了網絡中起核心作用13lncRNAs3miRNAs2個基因。研究為進一步解析橡膠樹死皮發生分子機制與調控網絡奠定了基礎。



橡膠樹死皮發生的lncRNA-miRNA-mRNA調控網絡

 

同時,為闡明橡膠樹死皮發生的生理機制,研究團隊通過乙烯利過度刺激采膠誘發不同等級死皮,分析了死皮發生發展過程中相關生理指標的變化規律。結果表明,乙烯利過度刺激采膠會促使膠乳黃色體破裂增加、硫醇和無機磷大量外排、橡膠粒子變小,從而導致乳管系統受損與堵塞,影響橡膠生物合成和膠乳外排,表現出死皮癥狀。天然橡膠生產中應合理使用乙烯利刺激,避免因過度刺激誘發死皮造成減產。



不同死皮等級橡膠樹的膠乳橡膠粒子粒徑分布差異

 

相關研究成果分別以“Genome-wide identification of lncRNAs, miRNAs, mRNAs, and their regulatory networks involved in tapping panel dryness in rubber tree (Hevea brasiliensis)”乙烯利過度刺激誘發橡膠樹死皮的生理效應為題在林學一區Top期刊《Tree Physiology》和EI期刊《林業科學》上發表。中國熱科院橡膠所劉輝副研究員為這兩篇文章的第一作者,王真輝研究員為通訊作者。該研究得到了海南省自然科學基金、院基本科研業務費青年人才托舉工程和國家天然橡膠產業技術體系的資助。



論文鏈接:https://doi.org/10.1093/treephys/tpab120

http://www.linyekexue.net/CN/10.11707/j.1001-7488.20210605



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