地区：上海市 宝山区
关键词：中国热带农业科学院橡胶研究所
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000002273
成果描述：
| 该项目属于应用基础研究。天然橡胶是一种不可或缺的工业原料和战略物资，中国严重短缺，主要依赖进口，亟需通过科技创新增加自主产量。橡胶树在特化的产胶细胞(乳管)中利用蔗糖合成橡胶，生产上通过切割树皮乳管来获取胶乳(乳管的细胞质，30～50%为橡胶)，进而加工各种橡胶制品。乳管蔗糖的供给和降解效率是影响橡胶产量的重要因素，生产上已将胶乳蔗糖含量作为调整割胶频率和选育新品种的一个重要参考指标。但是，已有研究并未系统评估乳管蔗糖代谢在橡胶产量形成中的地位，也未分离鉴定相关途径的关键基因，极大限制了橡胶树乳管蔗糖代谢调控的理论和应用研究。首次系统证实了乳管蔗糖代谢在橡胶产量形成中的核心地位，为橡胶树高产遗传改良指明了重点方向。利用不同产胶水平的橡胶树品种、高产单株、野生种质和杂交F1群体，结合割胶与乙烯利处理等产胶调控手段，从基因组、转录组、基因表达调控、基因分子进化和胶乳生理生化等不同层面证实乳管蔗糖代谢与橡胶产量形成高度相关。率先分离鉴定了决定乳管蔗糖供给与降解的关键基因HbSUT3和HbNIN2，这些基因的表达和酶活调控与橡胶产量密切相关，为橡胶树高产分子育种提供了可靠靶标。首次揭示乳管蔗糖代谢具有复杂性，推测存在一个精细的基因表达调控网络。在所研究的13个可能参与胶乳蔗糖代谢的基因家族中，有8个家族至少存在一个与乳管蔗糖代谢和橡胶产量形成相关的基因成员。针对研究中遇到的技术瓶颈，建立或改进了部分分子生物学研究技术，推动了橡胶树产胶分子生物学研究的发展。建立了适于橡胶树胶乳采集、贮藏和高质量RNA提取的实验方法，改良形成了一种适于胶乳差异表达基因高通量筛选的银染cDNA-AFLP技术，筛选确定了适于胶乳再生等不同研究中基因表达分析的内参基因。该项目瞄准乳管蔗糖代谢这一影响橡胶产量的核心环节开展研究，取得若干原创性成果，为橡胶树高产遗传改良提供了理论基础与重要基因靶标。研究在国内外主流学术刊物上发表论文29篇(SCI收录13篇)，一些主要成果发表在国际顶级或一流植物学期刊Nat. Plants、New Phytol.和Plant Cell Environ.上，获授权国家发明专利7项，受到国内外同行的广泛关注与引用，其中发表在Nat. Plants上的论文入选Nature杂志的研究亮点。 |
