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马尾藻复合菌发酵液的制备及其对橡胶苗抗寒性的影响

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南方农业学报 2022年第10期53卷 2946-2953页

作者：袁佳娜刘海林林清火茶正早郭澎涛黄艳艳杨红竹罗微海南大学海南海口570228 中国热带农业科学院橡胶研究所/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/中国热带农业科学院土壤肥料研究中心海南海口571101

【目的】利用复合菌剂液态发酵制备马尾藻发酵液,探究马尾藻发酵液在橡胶幼苗上的应用及对其抗寒性的提升作用。【方法】以芽孢杆菌、里氏木霉和黑曲霉为发酵菌剂对马尾藻进行单一菌种和复合菌剂液态发酵,以复合菌发酵液开展橡胶幼苗低... 详细信息

【目的】利用复合菌剂液态发酵制备马尾藻发酵液,探究马尾藻发酵液在橡胶幼苗上的应用及对其抗寒性的提升作用。【方法】以芽孢杆菌、里氏木霉和黑曲霉为发酵菌剂对马尾藻进行单一菌种和复合菌剂液态发酵,以复合菌发酵液开展橡胶幼苗低温胁迫试验,温度设置为15℃,分别设5种不同用量(不施用发酵液,发酵液稀释200、400、600和800倍),与30℃条件下生长的橡胶幼苗进行对比,测定马尾藻发酵液的pH、海藻酸含量、多糖提取率及橡胶幼苗的生物量、根系活力、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(SP)和抗氧化酶含量。【结果】马尾藻复合菌剂发酵过程中,所有处理的pH均呈先降后升的趋势,复合菌剂处理海藻酸含量略高于单一菌种。在多糖提取率方面,复合菌剂处理显著高于单一菌种,芽孢杆菌和里氏木霉二者协同处理提取率最高,为14.08%。在低温胁迫试验中,橡胶幼苗生物量均有所下降,施用马尾藻发酵液的橡胶幼苗根系活力提高,其中马尾藻发酵液稀释600倍的处理根系活力最大,为0.051 mg/(g·h)。受到低温胁迫橡胶幼苗体内的MDA含量和SP含量均有所增加,马尾藻稀释600倍处理的MDA含量增加幅度最小,SP含量提高22%。低温条件下,除马尾藻发酵液稀释200倍处理外其余处理的POD活性均有所下降,液稀释600倍处理的SOD活性在3种抗氧化酶中最高,稀释400倍处理CAT酶活性最高。【结论】复合菌剂降解效果显著优于单一菌剂,芽孢杆菌和里氏木霉菌协同发酵马尾藻效果最优,将马尾藻发酵液稀释600倍之后可有效缓解低温对橡胶幼苗的损伤作用,提高幼苗的抗逆性。

关键词：海藻发酵液橡胶树幼苗马尾藻低温胁迫

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巴西橡胶树ACA/ECA基因鉴定及分析

热带作物学报 2023年

作者：杨晶晶方永军张鸿韬龙翔宇秦云霞阳江华肖小虎海南大学热带作物学院农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/中国热带农业学院橡胶研究所云南农业大学热带作物学院

Ca2+是植物细胞的第二信使，Ca2+-ATPase(ACA/ECA)作为Ca2+运输的重要蛋白，在保证细胞内钙离子的平衡和植物非生物胁迫方面发挥着至关重要的作用。为了研究巴西橡胶树中Ca2+-ATPase(ACA/ECA)的生物学功能，以模式植物拟南芥的ACA/ECA... 详细信息

Ca2+是植物细胞的第二信使，Ca2+-ATPase(ACA/ECA)作为Ca2+运输的重要蛋白，在保证细胞内钙离子的平衡和植物非生物胁迫方面发挥着至关重要的作用。为了研究巴西橡胶树中Ca2+-ATPase(ACA/ECA)的生物学功能，以模式植物拟南芥的ACA/ECA蛋白序列为探针，从橡胶树基因组中鉴定得到45个ACA/ECA基因家族成员，其中ACA成员38个，ECA成员7个。利用Expasy、Plant-mPLoc等工具对45个成员的理化性质、基因结构、染色体定位、系统进化和表达进行全面分析。染色体定位结果显示，ACA/ECA家族的45个成员不均匀的分布在橡胶树的14条染色体和1个Contig上；其中2号和9号染色体上成员分布最多，为11个；理化性质分析表明，各成员编码蛋白的氨基酸数目为86-1142个，氨基酸分子量在10048.04-125412.8Da之间，蛋白产物多定位于细胞质膜，有少量成员定位于内质网、叶绿体、液泡和细胞核；在进化方面，ACA/ECA家族成员明显聚于ACA和ECA两个分枝，两个分支中橡胶树始终与木薯紧靠，表明在系统进化过程中橡胶树与木薯存在较近的亲缘关系；表达分析显示，部分成员在不同组中的表达存在明显差异，HbACA31在叶片中表达丰度最高，HbACA36在胶乳中表达丰度最高，并且HbACA36经乙烯利刺激处理后在胶乳中的表达明显上调；另外，我们还分析了割胶对ACA/ECA基因表达的影响，发现HbACA36在PR107和热研8-79两个橡胶树品种割胶过程中均处于较高的表达水平，并且在高产品种热研8-79开割过程中明显上调表达，推测HbACA36参与橡胶树产胶排胶调控，并在其中起重要作用。本研究结果首次揭示了橡胶树ACA/ECA家族成员的理化性质和表达模式，为进一步研究ACA/ECA基因在巴西橡胶树中的生物学功能，特别是橡胶树产胶调控方面的功能奠定了基础。

关键词：巴西橡胶树 Ca -ATPase(ACA/ECA) 基因家族生物学功能表达分析

基于环境与光谱相似性的橡胶树叶片磷含量局部估测模型

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农业工程学报 2022年第3期38卷 204-211页

作者：郭澎涛朱阿兴李茂芬罗微杨红竹茶正早中国热带农业科学院橡胶研究所海口571101 农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室海口571101 海南省热带作物栽培生理学重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地海口571101 中国热带农业科学院土壤肥料研究中心海口571101 南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 Department of Geography University of Wisconsin-MadisonMadison WI 53706 中国热带农业科学院科技信息研究所海口571101 海南省热带作物信息技术应用研究重点实验室海口571101

为解决现有基于光谱相似性的局部样本搜索方法存在样本误选引起模型预测性能降低的问题,该研究提出先利用环境因子对叶片样本进行类别划分,然后在与待估测样本具有相同类别的样本集内进行局部样本搜索的方法。为验证该方法的有效性,将... 详细信息

为解决现有基于光谱相似性的局部样本搜索方法存在样本误选引起模型预测性能降低的问题,该研究提出先利用环境因子对叶片样本进行类别划分,然后在与待估测样本具有相同类别的样本集内进行局部样本搜索的方法。为验证该方法的有效性,将其用于实际案例中。在案例研究中,分3个时期(4-6月:抽叶期,7-9月:成熟期,10-12月:衰老期)在相同地块采集橡胶树叶片样品,然后利用该方法分别构建每个时期橡胶树叶片磷含量高光谱估测模型,并将模型预测精度与利用现有局部样本搜索方法构建的模型进行比较。为体现该研究提出方法的稳定性和可靠性,将每个时期采集的叶片样本随机分割5次,然后利用方差分析比较不同模型之间的预测精度是否存在显著差异。结果表明,利用该研究提出的方法构建的3个时期的橡胶树叶片磷含量高光谱估测模型预测精度(抽叶期:RMSE分别为(0.031±0.003)%和(0.030±0.004)%,成熟期:RMSE分别为(0.030±0.002)%和(0.029±0.003)%,衰老期:RMSE分别为(0.026±0.002)%和(0.024±0.003)%)都要高于利用现有局部样本搜索方法构建的高光谱估测模型(抽叶期:RMSE分别为(0.034±0.002)%和(0.034±0.002)%,成熟期:RMSE分别为(0.042±0.002)%和(0.042±0.003)%,衰老期RMSE分别为(0.034±0.003)%和(0.035±0.003)%),且在成熟期和衰老期的差异达到了P部样本搜索时必须要考虑橡胶树叶片样本所处环境的差异,以避免选择到与待估测样本不属于同一环境条件的局部样本,进而可显著提高估测模型的预测性能。

关键词：磷橡胶树叶片环境相似性光谱相似性局部模型

橡胶树1981’IRRDB野生种质预割诱导次生乳管分化的比较分析

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热带作物学报 2022年第2期43卷 303-310页

作者：史敏晶张世鑫晁金泉李言邓小敏胡彦师田维敏中国热带农业科学院橡胶研究所/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/省部共建国家重点实验室培育基地-海南省热带作物栽培生理学重点实验室海南海口570100

巴西橡胶树树干树皮中的次生乳管是天然橡胶合成和贮存的主要组织,次生乳管列的多少与胶乳产量密切正相关。割胶是天然橡胶生产中的核心环节,是当前获得天然橡胶的唯一途径,而割胶伤害能诱导次生乳管分化。采用碘-溴染色方法和石蜡切片... 详细信息

巴西橡胶树树干树皮中的次生乳管是天然橡胶合成和贮存的主要组织,次生乳管列的多少与胶乳产量密切正相关。割胶是天然橡胶生产中的核心环节,是当前获得天然橡胶的唯一途径,而割胶伤害能诱导次生乳管分化。采用碘-溴染色方法和石蜡切片技术,观察预割前后1981’IRRDB野生种质成龄树的树皮结构,对不同种质预割前后黄皮层和水囊皮区域的乳管列进行统计,并分析新分化的次生乳管列。研究结果表明,选取的85份8年生野生种质在自然条件下的乳管分化能力普遍较弱,黄皮层和水囊皮中成列的次生乳管数量均较少,2个部位合计乳管列数普遍低于8列。预割后不同种质水囊皮中次生乳管列数普遍增多,但黄皮层尚无明显变化。根据伤害诱导分化新的次生乳管列数的多少,将预割诱导乳管分化的能力由低到高分为1、2、3级,分别对应于新分化乳管列数为少于2列、2~3列(含2列)、3~4列(含3列)。在85份种质中,对应1级57份、2级23份、3级5份的种质,所占比例分别为67.06%、27.06%、5.88%,可见,诱导分化次生乳管能力强的种质占比较低,大部分种质为1、2级乳管分化,3级分化能力的种质极少。被诱导新分化次生乳管的能力与种质在自然条件下的分化能力有关,尤其是高乳管分化能力的种质通常在自然条件下也有较强的分化乳管的能力。通过预割判断乳管分化能力不仅为野生种质鉴定和评价奠定基础,也为橡胶树高产育种以及早熟、晚熟品种的早期预测提供有效指标。

关键词：橡胶树野生种质预割次生乳管分化

六点始叶螨在7个橡胶树无性系上的生物学特性和药效试验

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热带作物学报 2022年第6期43卷 1214-1220页

作者：苏雪芳孙晶位明明李维国黄肖新疆农业大学林学与风景园林学院新疆乌鲁木齐830052 中国热带农业科学院橡胶研究所/国家橡胶树育种中心/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室海南海口571101

六点始叶螨(Eotetranychus sexmaculatuss)作为橡胶树的重要害螨,对橡胶树的生长发育产生巨大危害,严重影响橡胶树产量。为进一步明确六点始叶螨在不同橡胶树无性系上的发育和繁殖情况,以及不同螨态对杀螨剂的敏感程度。本研究以‘热研8... 详细信息

六点始叶螨(Eotetranychus sexmaculatuss)作为橡胶树的重要害螨,对橡胶树的生长发育产生巨大危害,严重影响橡胶树产量。为进一步明确六点始叶螨在不同橡胶树无性系上的发育和繁殖情况,以及不同螨态对杀螨剂的敏感程度。本研究以‘热研87-6-62’‘热研87-6-47’‘热研93-59’‘热研87-4-19’‘热研89-4-51’‘PR107’‘RRIM600’7个橡胶树无性系稳定期叶片作为六点始叶螨的寄主,分析了各螨态的形态特征、发育历期以及繁殖能力。同时,采用浸叶蝶法、叶片残毒法、玻璃浸渍法测定了4种杀虫剂对六点始叶螨各螨态的活性。结果显示,在(28±1)℃、RH(75±5)%、光照[16(L)∶8(D)]条件下,六点始叶螨在以上7个橡胶树无性系上各螨态发育时间从长到短为:成螨期>后若螨→成螨>前若螨→后若螨>卵→前若螨,六点始叶螨各螨态在‘RRIM600’无性系上的发育历期最短,在‘热研87-6-62’和‘热研87-6-47’无性系上的发育历期相对较长;六点始叶螨在7个橡胶树无性系上的单雌产卵量由多到少依次为:‘PR107’>‘RRIM600’>‘热研89-4-19’>‘热研93-59’>‘热研89-4-51’>‘热研87-6-47’>‘热研87-6-62’,其中‘PR107’上单雌产卵量最多,平均单雌产卵量为12.17个,‘热研87-6-62’单雌产卵量最少,平均单雌产卵量为7.33个。筛选不同化学药剂对六点始叶螨进行防效试验,结果表明4种药剂在药后15 d的校正死亡率均在80%以上,其中15%哒螨灵乳油和1.8%阿维菌素·高效氯氰菊酯乳油的速效性较好,在施药3 d后死亡率可达80%以上。

关键词：橡胶树无性系六点始叶螨生物学特性药效试验

橡胶树树皮miRNA定量表达分析的内参筛选

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热带作物学报 2022年第11期43卷 2181-2187页

作者：吴绍华张世鑫杨署光田维敏中国热带农业科学院橡胶研究所/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/省部共建国家重点实验室培育基地-海南省热带作物栽培生理学重点实验室海南海口571101

世界所需天然橡胶主要来自橡胶树,橡胶树的乳管是合成和储存天然橡胶的组织,树干树皮中的次生乳管与天然橡胶生产密切相关,由维管形成层分化而来。次生乳管数量与天然橡胶产量呈显著正相关。因此,乳管分化是天然橡胶生产面临的一个重大... 详细信息

世界所需天然橡胶主要来自橡胶树,橡胶树的乳管是合成和储存天然橡胶的组织,树干树皮中的次生乳管与天然橡胶生产密切相关,由维管形成层分化而来。次生乳管数量与天然橡胶产量呈显著正相关。因此,乳管分化是天然橡胶生产面临的一个重大理论课题。植物miRNAs是一类长约20~24个核苷酸的非编码小RNA分子,通过介导基因沉默在植物生长发育、细胞分化及逆境适应中起着非常重要的调节作用。橡胶树乳管分化过程中差异miRNAs的鉴定对于进一步认识乳管分化的分子机理具有重要的作用。实时荧光定量PCR(qPCR)已广泛用于miRNA的定量表达分析,选择合适的miRNA内参对于准确进行miRNA的表达定量至关重要。本研究以冠菌素(coronatine, COR)诱导橡胶树萌条分化次生乳管的实验系统,采用小RNA Poly A加尾的qPCR技术分析COR处理对形成层区3个非编码RNA(U6 snRNA、5S rRNA、18S rRNA)和6个miRNA(hbr-miR159b、hbr-miR396b、miR169-x、miR172-y、miR535-x、miR894-x)候选内参的表达稳定性的影响。geNorm和NormFinder软件的联合分析结果显示,表达稳定性最高的是hbr-miR396b和miR894-x,稳定性较差的是U6 snRNA。hbr-miR396b和miR894-x可作为合适的内参基因,用于分析COR影响下的miRNA相对定量表达,为鉴定橡胶树次生乳管分化相关的差异表达miRNAs奠定良好基础。

关键词：橡胶树乳管分化 miRNA 冠菌素内参基因

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生物技术合成番茄红素的研究进展

华中农业大学学报 2023年第4期42卷 244-253页

作者：石彬邓小敏武汉软件工程职业学院(武汉开放大学) 武汉430205 中国热带农业科学院橡胶研究所/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/海南省热带作物栽培生理学重点实验室海口571101

番茄红素作为一种高价值类胡萝卜素,具有抗氧化、清除人体自由基、预防心脑血管疾病等生理功能,被广泛应用于食品、药品等领域。目前番茄红素主要来源于天然番茄提取,产能不足导致其市场应用受限。而以合成生物学为代表的生物技术为番... 详细信息

番茄红素作为一种高价值类胡萝卜素,具有抗氧化、清除人体自由基、预防心脑血管疾病等生理功能,被广泛应用于食品、药品等领域。目前番茄红素主要来源于天然番茄提取,产能不足导致其市场应用受限。而以合成生物学为代表的生物技术为番茄红素的工业生产带来了曙光。本文基于国内外相关文献资料总结了番茄红素的理化性质、生理功能和生产方法,重点分析了当前利用生物技术生产番茄红素的代谢工程改造策略、发酵和提取方法的最新研究进展,并对目前番茄红素的合成生物学研究现状进行系统梳理,最后对未来生物技术生产番茄红素的研究方向及存在问题提出展望,旨在为番茄红素的生物合成技术研究提供参考。

关键词：番茄红素类胡萝卜素合成生物学解脂耶氏酵母三孢布拉霉菌代谢工程发酵优化

橡胶树热激蛋白HbHSP90.8-1基因的克隆与功能分析

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植物研究 2022年第5期42卷 811-820页

作者：刘明洋肖化兴王立丰梁晓宇张宇王萌海南大学植物保护学院热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室海口570228 农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地-海南省热带作物栽培生理学重点实验室农业农村部儋州热带作物科学观测实验站中国热带农业科学院橡胶研究所海口571101

白粉病是橡胶树生长发育过程中主要叶部病害之一。热激蛋白90(HSP90)分子伴侣在植物逆境胁迫抗性中起着重要作用。为研究HSP90家族成员结构及其在橡胶树抗白粉病中的功能,利用PCR技术从橡胶树品种热研73397叶片中克隆HbHSP90.8-1并采用... 详细信息

白粉病是橡胶树生长发育过程中主要叶部病害之一。热激蛋白90(HSP90)分子伴侣在植物逆境胁迫抗性中起着重要作用。为研究HSP90家族成员结构及其在橡胶树抗白粉病中的功能,利用PCR技术从橡胶树品种热研73397叶片中克隆HbHSP90.8-1并采用生物信息学等技术对其结构和功能进行分析。结果表明,HbHSP90.8-1 cDNA序列全长2844 bp,开放阅读框(ORF)2454 bp,编码817个氨基酸。HbHSP90.8-1编码一个有信号肽、无跨膜结构且定位预测在内质网上的稳定亲水蛋白,存在HSP90 superfamily和HATPase superfamily结构域。系统进化分析结果表明橡胶树HbHSP90.8-1与木薯MeHSP90的亲缘关系最近,与麻风树JcHSP90聚为一类。通过qRT-PCR分析结果表明HbHSP90.8-1在橡胶树不同组织中均有表达,其在胶乳中的表达量最高;HbHSP90.8-1基因在白粉菌侵染、H2O2、ABA和ETH处理叶片中,表达量均呈现显著上调趋势;在MeJA和SA激素处理下,HbHSP90.8-1表达量呈现下调的趋势。说明HbHSP90.8-1参与橡胶树对白粉菌响应过程以及植物抗病相关激素信号转导途径。

关键词：橡胶树白粉病 HbHSP90.8-1 生物信息学表达分析

橡胶树硫氧还蛋白基因HbCXXS1的克隆及表达分析

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生物技术通报 2022年第12期38卷 214-222页

作者：王帅袁坤何其光胡义钰冯成天王真辉刘进平刘辉海南大学热带作物学院海口570228 中国热带农业科学院橡胶研究所农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地-海南省热带作物栽培生理学重点实验室海口571101

硫氧还蛋白通过调控细胞内的氧化还原状态在植物生长发育及非生物胁迫应答等过程中发挥重要作用。研究硫氧还蛋白基因HbCXXS1在橡胶树各组织以及激素和非生物胁迫处理下的表达,为解析其生物学功能奠定基础。采用RT-PCR克隆HbCXXS1,对其... 详细信息

硫氧还蛋白通过调控细胞内的氧化还原状态在植物生长发育及非生物胁迫应答等过程中发挥重要作用。研究硫氧还蛋白基因HbCXXS1在橡胶树各组织以及激素和非生物胁迫处理下的表达,为解析其生物学功能奠定基础。采用RT-PCR克隆HbCXXS1,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR分析该基因在橡胶树不同组织及不同激素和非生物胁迫条件下的表达模式。结果表明,HbCXXS1开放阅读框为372 bp,编码123个氨基酸。HbCXXS1蛋白为亲水性蛋白,具有硫氧还蛋白保守结构域,活性中心为CXXS,属于h型硫氧还蛋白的第III组。HbCXXS1在橡胶树胶乳中的表达显著高于其他组织,且在死皮植株胶乳中的表达显著低于健康植株。脱落酸、茉莉酸甲酯、干旱和盐胁迫处理抑制了HbCXXS1的表达,乙烯利和低温处理上调了HbCXXS1的表达,而水杨酸和过氧化氢处理的不同时间点,HbCXXS1的表达既有上调也有下调。HbCXXS1可能在橡胶树产排胶和非生物胁迫应答中发挥重要调控作用。

关键词：硫氧还蛋白橡胶树克隆表达分析非生物胁迫