中國熱科院在橡膠樹低溫應(yīng)答機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展

近日，林學(xué)國際頂級期刊《Tree physiology》在線發(fā)表了中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院“橡膠樹等主要熱帶作物功能基因組學(xué)研究”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助的題為“Comparative transcriptome analysis reveals an early gene expression profile that contributes to cold resistance in Hevea brasiliensis （the Para rubber tree）”的研究論文。該論文系統(tǒng)闡述了橡膠樹低溫脅迫早期在基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控應(yīng)答機(jī)制（圖1）。

橡膠樹起源于巴西亞馬遜河流域，屬典型的熱帶喬木，對低溫極其敏感。氣溫是限制橡膠樹種植區(qū)域分布的主要原因。傳統(tǒng)植膠區(qū)主要分布在南緯10°到北緯15°之間。我國植膠區(qū)地處熱帶北緣，主要分布在北緯18°到24°之間，受到冬、春季風(fēng)影響，常常遭到寒潮和冷空氣的侵襲，造成巨大損失。然而橡膠樹對低溫敏感的原因和抗寒力形成機(jī)制尚未明確。

本研究在轉(zhuǎn)錄組水平比較了橡膠樹抗寒品種93-114和低溫敏感材料熱墾501對低溫應(yīng)答的差異，發(fā)現(xiàn)在低溫脅迫后2～8 h是建立橡膠樹抗寒機(jī)制的關(guān)鍵時期。ABA合成和代謝關(guān)鍵調(diào)控基因NCED、ABA2和CYP707A1，以及ABA依賴的低溫應(yīng)答途徑MYC/MYB途徑、NAC途徑和AREB途徑在橡膠樹中并不能被完全激活，但關(guān)鍵基因的表達(dá)在抗寒、敏感品種間表現(xiàn)出顯著差異?？购贩N在低溫脅迫時ABA含量積累較高，有利于ABA依賴的信號途徑的激活。此外細(xì)胞質(zhì)Ca2+流、ROS合成代謝等早期信號和MAPK級聯(lián)信號也參與了橡膠樹抗寒力的形成。

ABA非依賴的信號途徑在植物中扮演了重要角色，但在橡膠樹中反應(yīng)較為遲緩。該信號途徑的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子HbCBF1及其下游功能基因HbCOR47均在脅迫后4～8 h后才能被激活，但其表達(dá)水平在品種并未表現(xiàn)出顯著差異。

上述研究揭示了橡膠樹在低溫脅迫初期的信號應(yīng)答情況，解釋了造成橡膠樹對低溫敏感、以及不同品種抗寒力差異的原因。

（摘自中國熱科院橡膠研究所網(wǎng)，http：//www.catas.cn/index.html，2018-05-23）