茉莉酸信号途径与天然橡胶生产

【摘要】：天然橡胶是一种重要的战略物资和基本的工业原料。世界上90%以上的天然橡胶来自巴西橡胶树。在巴西橡胶树树干树皮中分布的次生乳管是天然橡胶合成和贮存的部位。因此,次生乳管数量和天然橡胶的生物合成是决定天然橡胶产量的两个关键因子。次生乳管由维管形成层细胞分化而来,而天然橡胶生物合成属于典型的类异戊二烯代谢。茉莉酸信号途径对植物生长发育和植物应对逆境的反应有重要的调节作用。目前,对次生乳管分化和天然橡胶生物合成的调节机制仍不清楚。我们证明茉莉酸信号途径对巴西橡胶树的乳管分化和橡胶生物合成有重要的调节作用。在对乳管分化的调节方面,(1)外施茉莉酸(或茉莉酸甲酯)能诱导幼龄橡胶树和成龄橡胶树次生乳管分化;(2)机械伤害能诱导次生乳管分化;(3)过氧化氢、ABA和茉莉酸介导机械伤害诱导的次生乳管分化;(4)茉莉酸和细胞分裂素在诱导次生乳管分化方面有协同作用。在对橡胶生物合成的调节方面,(1)割胶树胶乳内源茉莉酸含量显著高于未开割树;(2)与未开割树相比,割胶树胶乳中的茉莉酸信号途径三个关键环节——HbCOI1、HbJAZ1、HblMYC1的基因和橡胶生物合成关键酶基因均显著上调表达;(3)外源茉莉酸先上调茉莉酸信号途径三个关键的基因表达,然后下调这些基因表达,但对于橡胶生物合成关键酶基因,则是先下调再上调;(5)在乳管细胞茉莉酸信号途径分子机制的研究方面,我们采用酵母点对点单杂交技术证明HbMYC1是HbJAZ1的转录因子。我们的研究结果为研发与产胶相关的分子标记和采用基因工程手段提升橡胶树的产胶能力提供了理论基础。