近日，海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院海南省熱帶生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉進(jìn)平課題組破譯了乙烯刺激橡膠樹(shù)增產(chǎn)分子機(jī)制。相關(guān)研究成果于3月29日在線發(fā)表在《BMC基因組學(xué)》上。

　　天然橡膠是世界上的四大工業(yè)原料(天然橡膠、鋼鐵、石油、煤炭)之一，而但巴西橡膠樹(shù)是最主要的商業(yè)天然橡膠來(lái)源。自20世紀(jì)60年代起，發(fā)現(xiàn)利用乙烯利(乙烯的釋放劑)刺激可促使橡膠樹(shù)的膠乳產(chǎn)量提高1.5~2 倍，因此與乙烯利刺激相配套的割膠技術(shù)廣泛應(yīng)用于世界主要產(chǎn)膠國(guó)的天然橡膠生產(chǎn)，被譽(yù)為天然橡膠產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革命。乙烯利刺激割膠技術(shù)于1971年傳到我國(guó)，極大地促進(jìn)了我國(guó)天然橡膠的生產(chǎn)。但是，由于一直以來(lái)沒(méi)有鑒定出乙烯刺激影響的特定代謝途徑，因此乙烯刺激橡膠樹(shù)增產(chǎn)分子機(jī)制一直是個(gè)謎。而更令人困惑的是乙烯刺激后并不影響天然橡膠生物合成途徑甚至還有抑制作用。

　　該研究組采用RNA測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組分析方法，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)糖酵解的關(guān)鍵酶的表達(dá)上調(diào)，而異戊烯基焦磷酸(IPP)的生物合成途徑差異基因并未顯著富集的，甚至MVA途徑中的限速酶基因HMGR表達(dá)略有下降。但是作為IPP與橡膠生物合成前體物的來(lái)源——糖酵解途徑中的限速酶和關(guān)鍵酶基因顯著上調(diào)表達(dá)，此外，乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為酒精的代謝途徑中的關(guān)鍵酶基因表達(dá)下調(diào)，因此，糖酵解途徑加速運(yùn)行以提供充足的IPP和天然橡膠生物合成前體，同時(shí)抑制乙酰輔酶A流向酒精合成，而不是影響橡膠生物合成途徑本身，是乙烯刺激橡膠樹(shù)膠乳增產(chǎn)的主要原因。另外，在橡膠樹(shù)皮碳固定(加爾文循環(huán))途徑中的很多限速酶和關(guān)鍵酶基因也顯著上調(diào)。因此，樹(shù)皮加爾文循環(huán)通量提高會(huì)源源不斷地提供碳水化合物以供膠乳再生，從而增加乙烯刺激效果的耐久性。

　　該研究成果對(duì)于乙烯刺激橡膠增產(chǎn)背后的分子機(jī)制的理解具有重要的理論意義，更重要的是，破譯乙烯刺激橡膠增產(chǎn)背后的分子機(jī)制實(shí)際上是找到了限制天然橡膠生產(chǎn)的生物因子，該發(fā)現(xiàn)為橡膠樹(shù)高產(chǎn)改良的分子診斷和基因工程育種奠定了基礎(chǔ)。