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《第八届全国光生物学学术会议论文摘要集》2013年
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光差异调控巴西橡胶树茉莉酸信号途径和橡胶生物合成关键酶的基因表达

王立丰  
【摘要】:巴西橡胶树是重要战略工业原料-天然橡胶的主要来源。天然橡胶(聚异戊二烯)在巴西橡胶树次生韧皮部的乳管细胞中合成,含有防卫蛋白、橡胶生物合成关键酶以及细胞核、线粒体等主要细胞器。外施茉莉酸甲酯上调天然橡胶生物合成关键酶的基因表达,其作用机制是通过茉莉酸信号途径的关键环节SCFCOI1蛋白复合体,JAZ阻遏蛋白和MYC转录因子家族信号级联,最终由MYC转录因子调控天然橡胶合成酶基因启动子区域的G-box结构域起到差异调控作用。巴西橡胶树起源地位于具有热带海洋气候的南美洲亚马逊河流域,其光合作用的最适温度为25~30℃,光补偿点为9.25μmol m-2 s-1,光饱和点740μmolm-2s-1。采用20-1000μmolm-2s-1光照梯度处理橡胶树芽接苗后,发现高光强下调乳管防卫蛋白几丁质酶(HbCHI)、葡糖苷酶(HbGLU)和胶乳过敏原蛋白(HbHEVB7)的基因表达。对橡胶生物合成关键酶橡胶延长因子(HbREF)、橡胶转移酶(HbRuT)和3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HbHMGR)等基因,光照强度的抑制作用达到极显著水平。光照对茉莉酸信号途径关键环节基因表现出相反的调控模式,下调HbCOI1的基因表达,上调HbMYC1的基因表达。因为HbMYC1是天然橡胶生物合成酶的负调控因子,受到割胶和机械伤害等伤信号上调表达,结合光照导致叶片中过氧化氢和丙二醛含量上升,光合活性下降的结果,认为高光强对天然橡胶生物合成途径的抑制与茉莉酸信号途径的HbMYC1转录因子有关。其作用路径是:1)高光强-光合活性下降-蔗糖供给下降-异戊二烯合成前提不足-下调橡胶关键合成酶基因表达;2)高光强-茉莉素含量变化(待证明)-下调信号受体基因表达-解除对HbMYC1转录因子启动子区阻遏-上调HbMYC1基因表达-下调橡胶关键合成酶基因表达。

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