橡胶树抗寒生理特性和cDNA-AFLP分子标记研究

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橡胶树(Heveabrasiliensis)属大戟科(Euphobiaceae)高大乔木,原产南美洲赤道地区,是典型的热带树种,所产天然橡胶是重要的战略物质,在国民经济中具有不可替代的作用。半个世纪以来,在广大科技工作者和天然橡胶生产从业人员的共同努力下,通过以植胶环境类型区划分、对口配置品种和抗逆(抗风和抗寒)栽培为主要基础的橡胶树北移栽培技术体系的研发与应用,使我国的天然橡胶生产从无到有,取得了突破性的发展。目前植胶业已发展成为我国热区农业的支柱性产业。虽然橡胶树在我国北移栽培成功,但我国植胶区位于北纬18°至24°,是世界植胶区的最北端,属于非传统植胶区,低温仍然是限制我国植胶业发展的重要因素,因此抗寒性研究必然成为我国橡胶树育种的主要研究内容之一. 本研究对23个橡胶树无性系材料进行低温处理后,对其可溶性糖含量、丙二醛含量、电解质渗出率等生理参数进行了测定,并对所选材料用cDNA-AFLP技术进行差异表达分析。取得的主要研究结果如下: 1.对橡胶树23个无性系在常温和人工模拟寒害下的三种生理参数变化进行初步分析,发现寒害胁迫下可溶性糖含量、丙二醛含量、电解渗透率较常温下有极显著的增加,部分无性系之间的含量差异达到极显著。 2.建立了稳定的橡胶树cDNA-AFLP反应体系和银染方法。 3.通过100多个引物组合扩增筛选,共筛选出12条差异性片段。通过BLASTn和BLASTx比对分析,其中三条片段TDF7-8、TDF5-15、TDF16-10与植物抗逆相关的基因有较高同源性。其余9条片段在GenBank未比对到高度同源的序列。4.TDF7-8与拟南芥ABC转运蛋白中MRPS亚族同源性高达80%以上。该蛋白存于质膜上负责物质选择和跨膜运输,主要功能在于排除外源物质和自身代谢毒素。TDF7-8在寒害胁迫下呈上调表达,可能对排除橡胶树在寒害胁迫中产生的毒素有重要作用。 5.TDF5-15与多种植物中3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸合成酶(DAHPS)有70%的相似性。DHAPS是莽草酸途径的第一个关键酶,莽草酸途径生成与植物的抗逆性相关的次生代谢物如木质素、维生素E、紫草素、黄酮类等。TDF5-15片段在寒害胁迫下呈上调表达,可能对橡胶树在寒害胁迫下某些抗逆物质的合成有调节作用。 6.TDF16-10与多种植物的WRKY基因家族有90%的相似性。WRKY基因受伤害、干旱、冷害及高温等逆境因子诱导表达,在植物受到伤害、干旱、冷害及高温等非生物逆境胁迫时起着十分重要的调节作用。TDF16-10在常温下不表达,受寒害诱导大量表达,可能在橡胶树受寒害胁迫时起重要的调控作用。
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