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不同间作模式对胶园土壤微生物功能多样性的影响

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西南农业学报 2024年第2期37卷 286-293页

作者：赵春梅王文斌薛欣欣张永发任常琦罗雪华吴晓霜中国热带农业科学院土壤肥料研究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中国热带农业科学院橡胶研究所海口571101

【目的】研究不同间作模式对胶园土壤微生物群落功能多样性的影响,为今后橡胶林下间作模式优化和间作栽培管理提供科学依据。【方法】运用Biolog⁃ECO技术研究土壤微生物代谢功能特征,分析不同间作胶园土壤微生物碳源代谢活性和多样性的... 详细信息

【目的】研究不同间作模式对胶园土壤微生物群落功能多样性的影响,为今后橡胶林下间作模式优化和间作栽培管理提供科学依据。【方法】运用Biolog⁃ECO技术研究土壤微生物代谢功能特征,分析不同间作胶园土壤微生物碳源代谢活性和多样性的差异。【结果】土壤微生物对碳源利用在培养216 h时达到稳定,不同处理的平均吸光值AWCD依次为橡胶/王草间作>橡胶/咖啡间作>橡胶/益智间作>纯林胶园。间作模式不仅增加了土壤微生物利用的碳源种类,还增强了碳源代谢活性,橡胶/王草间作土壤微生物对碳水化合物类、氨基酸类、酚酸类、羧酸类、多聚物类的代谢能力较强,橡胶/咖啡间作土壤微生物对胺类的代谢能力较强。主成分分析表明,间作胶园与纯林胶园之间土壤微生物碳源利用特征差异显著,橡胶/王草与橡胶/咖啡、橡胶/益智间作之间差异显著,橡胶/咖啡与橡胶/益智间作二者之间无显著差异。不同间作模式提高了胶园土壤微生物多样性指数,各处理之间的AWCD值和McIntosh指数差异显著,Shannon指数、Simpson指数无显著差异。相关性分析表明,胶园土壤微生物碳源代谢功能与土壤环境因子密切相关,土壤含水量、pH、有机质是影响胶园土壤碳源代谢差异的主要因子。【结论】橡胶林下间作王草、益智和咖啡作物有利于改善土壤生态环境,促进土壤碳源利用,提高土壤微生物群落功能多样性。

关键词：间作胶园土壤微生物碳源代谢功能多样性

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橡胶树改变世界的150年

中国科学:生命科学 2024年第10期54卷 1744-1751页

作者：高静程汉中国热带农业科学院橡胶研究所热带作物生物育种全国重点实验室中国热带农业科学院三亚研究院

巴西橡胶树(Hevea brasiliensis （Willd. ex A. Juss.）Müll. Arg.)原产于南美洲亚马孙河流域,是大戟科（Euphorbiaceae）橡胶树属（Hevea）高大乔木,又名帕拉橡胶树（Para rubber tree）、三叶橡胶树（Hevea tree）,俗称橡胶树.印第...

巴西橡胶树(Hevea brasiliensis （Willd. ex A. Juss.）Müll. Arg.)原产于南美洲亚马孙河流域,是大戟科（Euphorbiaceae）橡胶树属（Hevea）高大乔木,又名帕拉橡胶树（Para rubber tree）、三叶橡胶树（Hevea tree）,俗称橡胶树.印第安人称橡胶树为cahuchu或caoutchou,意为“流泪之树”,指割胶采胶时,胶乳（乳汁）像眼泪般流淌下来[1].

关键词：

橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库构建及HbHDA6互作蛋白筛选

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广西植物 2024年第2期44卷 245-256页

作者：张世鑫吴绍华杨署光晁金泉史敏晶葛立鑫蒋毅田维敏中国热带农业科学院橡胶研究所/热带作物生物育种全国重点实验室/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 西藏农牧学院西藏林芝860000

次生乳管是天然橡胶合成和贮存的场所,是由橡胶树树干树皮中维管形成层细胞分裂分化而来。次生乳管的数量与天然橡胶产量直接相关,而这些乳管的数量取决于形成层分化次生乳管的频率(乳管分化能力),是橡胶树产量育种的主要指标。前期研究... 详细信息

次生乳管是天然橡胶合成和贮存的场所,是由橡胶树树干树皮中维管形成层细胞分裂分化而来。次生乳管的数量与天然橡胶产量直接相关,而这些乳管的数量取决于形成层分化次生乳管的频率(乳管分化能力),是橡胶树产量育种的主要指标。前期研究中,我们发现组蛋白去乙酰化酶(HDA)抑制剂曲古抑菌素A(TSA)能诱导橡胶树乳管分化且组蛋白去乙酰化酶基因(HbHDA6)能够参与橡胶树乳管分化调控。由于组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制尚未阐明,因此该文使用冠菌素(COR)诱导橡胶树形成层分化产生次生乳管的实验系统,以分离形成层组织为材料,构建酵母双杂交cDNA文库,以HbHDA6基因为诱饵来筛选酵母双杂交文库,确定与HbHDA6相互作用的蛋白。结果表明:(1)利用Gateway技术构建的均一化COR诱导橡胶树形成层组织的酵母双杂交cDNA文库,初级文库的容量为6.34×10^(6)CFU·mL^(-1),总单克隆数为1.27×10^(7),文库重组率为100%;次级文库的容量为7.72×10^(6)CFU·mL^(-1),总单克隆数为1.54×10^(7),文库重组率为100%。初级文库和次级文库的插入片段平均长度分别为1.1 kb和1.2 kb。(2)成功构建了筛选HbHDA6互作蛋白的pGBKT7-HbHDA6诱饵载体,并确认无自激活活性。(3)使用该诱饵载体对构建的酵母双杂交cDNA文库进行筛选,并通过NCBI_BLAST比对和去除重复以后,获得了22个与HbHDA6发生互作的蛋白,包括CLP1、ERF3、ERF4、HSP82、LARP6a、APT5、PP2A、FBA6等。该研究成果为解析组蛋白乙酰化修饰调控橡胶树次生乳管分化的分子机制提供了理论基础,为转基因改良橡胶树的产胶潜力提供了候选基因,为高性能天然橡胶遗传改良育种提供了新线索。

关键词：巴西橡胶树次生乳管分化维管形成层酵母双杂交 HbHDA6

巴西橡胶树HbPP2基因家族鉴定与表达分析

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热带作物学报 2024年

作者：杨那林远胡斌郝园园韩晓菲刘林娅龙翔宇六盘水师范学院生物科学与技术学院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大连大学生命健康学院

橡胶树胶乳代谢过程受到多种机制调控，其中泛素化修饰调控最为显著。韧皮部蛋白PP2属于F-box蛋白家族，在胶乳中特异性高表达，可能参与了胶乳再生调控。本研究对巴西橡胶树基因组中鉴定到的17个F-box成员HbPP2基因进行生物信息学和表... 详细信息

橡胶树胶乳代谢过程受到多种机制调控，其中泛素化修饰调控最为显著。韧皮部蛋白PP2属于F-box蛋白家族，在胶乳中特异性高表达，可能参与了胶乳再生调控。本研究对巴西橡胶树基因组中鉴定到的17个F-box成员HbPP2基因进行生物信息学和表达模式分析发现：橡胶树PP2基因编码的蛋白大多数为不稳定亲水性蛋白，分子量介于9.402-61.206 kD之间；系统进化分析表明巴西橡胶树中的17个HbbPP2基因可以分为三个亚组（I亚组，II亚组和III亚组），其中HbbPP2成员在I亚组中完全缺失；顺式作用元件分析发现，PP2基因启动子区域包含生长发育调控、激素响应和光响应等多种顺势作用元件；亚细胞定位预测发现，PP2蛋白主要定位在叶绿体或细胞质中；表达分析显示，橡胶树HbPP2家族中除部分成员具有组织表达特异性外，多数成员在各个组织中都有表达。在胶乳中，HbPP2-B1、HbPP2-B1.1、HbPP2-B10.1、HbPP2-A13.2、HbPP2-B13和HbPP2-A15.1的表达丰度较高，但割胶处理只显著上调HbPP2-A13.2和HbPP2-B13的表达。本研究初步揭示巴西橡胶树HbPP2家族成员的理化特征和表达特征，为进一步研究该基因家族在橡胶树胶乳合成代谢中的功能奠定了基础。

关键词：巴西橡胶树基因表达分析韧皮部蛋白2 PP2基因家族胶乳生物合成

木薯MePCS1基因的克隆、表达分析及功能验证

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热带作物学报 2024年

作者：梁宝娟葛玉建侯静怡张慧敏任治欣耿梦婷王亚杰郭建春姚远中国热带农业科学院热带生物技术研究所农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室海南热带农业资源研究院海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室中国热带农业科学院三亚研究院热带作物生物育种全国重点实验室海南大学热带农林学院

植物络合素合酶(PCS)是催化植物络合素(PC)合成的关键酶，PC可通过络合作用减轻重金属对植物的毒害。土壤重金属污染增加木薯食用安全风险，对木薯植物络合素合酶基因MePCS1并进行功能分析，对木薯重金属减控研究具有重要意义。本研究通... 详细信息

植物络合素合酶(PCS)是催化植物络合素(PC)合成的关键酶，PC可通过络合作用减轻重金属对植物的毒害。土壤重金属污染增加木薯食用安全风险，对木薯植物络合素合酶基因MePCS1并进行功能分析，对木薯重金属减控研究具有重要意义。本研究通过PCR技术克隆了SC8木薯品种MePCS1基因的编码区，全长为1512 bp，共编码503个氨基酸。蛋白序列分析表明MePCS1蛋白为亲水性蛋白，含有41个磷酸化位点和2个糖基化位点，不含有信号肽。构建系统进化树发现，木薯MePCS1蛋白与橡胶树的PCS蛋白亲缘关系最近。利用qPCR技术分析表明，MePCS1基因在茎中表达量最高；在木薯块根发育过程中，MePCS1基因在块根成熟期的表达量最高；铅(Pb)胁迫诱导MePCS1基因表达。MePCS1基因能提高BY4741酵母对Pb的耐受能力。本研究结果为进一步解析MePCS1基因功能特性及其Pb在木薯的减控机制提供了新的信息。

关键词：植物络合素合酶重金属Pb胁迫酵母表达

橡胶树HbJAZ1.0基因启动子的克隆与活性分析

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广西植物 2024年

作者：杨瑾张世鑫曹文卿晁金泉吴绍华胡景涛重庆三峡学院生物与食品工程学院中国热带农业科学院橡胶研究所/热带作物生物育种全国重点实验室/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中国热带农业科学院三亚研究院

JAZ(jasmonate ZIM-domain)是茉莉酸信号途径的阻遏蛋白，通过与转录因子互作抑制茉莉酸早期应答基因的表达。为探明HbJAZ1.0基因的启动子特征及活性，该研究以橡胶树品种‘热研7-33-97’为材料，通过PCR扩增、PlantCARE软件分析及拟南... 详细信息

JAZ(jasmonate ZIM-domain)是茉莉酸信号途径的阻遏蛋白，通过与转录因子互作抑制茉莉酸早期应答基因的表达。为探明HbJAZ1.0基因的启动子特征及活性，该研究以橡胶树品种‘热研7-33-97’为材料，通过PCR扩增、PlantCARE软件分析及拟南芥转基因等技术对HbJAZ1.0基因启动子的顺式作用元件及表达活性进行了分析。结果表明：（1）从橡胶树基因组DNA中克隆了HbJAZ1.0基因上游的1 501 bp的启动子序列。（2）HbJAZ1.0基因上游的1 501 bp启动子序列中含有脱落酸响应顺式作用元件ABRE、水杨酸响应顺式作用元件TCA-element、光响应顺式作用元件ACAT-motif、Box4、G-box、GT1-motif、TCCC-motif、TCT-motif和chs-CMA1a等。（3）构建了HbJAZ1.0启动子与GUS基因融合的植物表达载体，利用农杆菌介导转化拟南芥，转基因苗不同组织的GUS活性染色发现，HbJAZ1.0基因启动子能够驱动GUS基因在拟南芥根、茎、叶、花、果中表达。综上认为，HbJAZ1.0基因启动子具有组成型表达活性，可能受光信号及多种植物激素的调节。该研究结果为进一步研究HbJAZ1.0基因的功能奠定了基础。

关键词：巴西橡胶树 HbJAZ1.0启动子顺式作用元件克隆表达分析

橡胶树炭疽病菌CsSAMDC基因的克隆及其对杀菌剂胁迫的响应

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分子植物育种 2024年

作者：黄韦媛薛雯轩罗培馨王立丰杨洪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云南农业大学热带作物学院海南大学植物保护学院

炭疽病是橡胶树主要叶部病害之一，能够危害橡胶树各个物候时期。多胺是一类天然脂肪族小分子，广泛存在于生物体中。本研究克隆了橡胶树炭疽病菌多胺合成关键基因S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶CsSAMDC，对该基因进行了序列特性及系统进化分析... 详细信息

炭疽病是橡胶树主要叶部病害之一，能够危害橡胶树各个物候时期。多胺是一类天然脂肪族小分子，广泛存在于生物体中。本研究克隆了橡胶树炭疽病菌多胺合成关键基因S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶CsSAMDC，对该基因进行了序列特性及系统进化分析，并探究该基因在DMI类和吡咯类杀菌剂胁迫下的表达特征。研究结果表明，CsSAMDC开放阅读框(ORF)长1 188 bp，能够编码395个氨基酸。CsSAMDC理论分子量和等电点分别为43.27 kD和5.66，是一个亲水性稳定蛋白，并且含有多个磷酸化位点。CsSAMDC二级结构中不规则卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角占比分别为44.05%、31.90%、15.44%和8.61%。系统进化分析表明，CsSAMDC与禾谷镰孢、织球壳菌、湖北圆柱菌、锈腐菌的SAMDC聚为一支，具有较近的进化关系。表达模式分析结果表明，DMI类杀菌剂苯醚甲环唑、咪鲜胺和戊唑醇菌能诱导CsSAMDC基因的表达，而吡咯类杀菌剂咯菌腈则相反，表明CsSAMDC在不同类型杀菌剂胁迫下发挥不同作用。本研究结果为进一步研究多胺代谢在病原真菌生长、致病及对杀菌剂敏感性中的作用奠定基础。

关键词：炭疽病多胺基因克隆杀菌剂

橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值

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热带作物学报 2024年第8期45卷 1521-1527页

作者：杨先锋林秋飞 JINU Udayabhanu 李季钱遵超邓玉婷黄天带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海口571101 海口市热带植物种苗创新重点实验室海南海口571101 中国热带农业科学院三亚研究院海南三亚572025 热带作物生物育种全国重点实验室海南三亚572025 云南农业大学热带作物学院云南普洱665000

本课题组前期在橡胶树原生质体中分别实现了基于CRISPR/Cas9-RNP及质粒介导的瞬时转化基因编辑,并以HbPDS基因为靶标,在橡胶树愈伤组织中实现了农杆菌介导的稳定转化基因编辑,并获得了出现白化表型的愈伤组织,但由于橡胶树愈伤诱导体胚... 详细信息

本课题组前期在橡胶树原生质体中分别实现了基于CRISPR/Cas9-RNP及质粒介导的瞬时转化基因编辑,并以HbPDS基因为靶标,在橡胶树愈伤组织中实现了农杆菌介导的稳定转化基因编辑,并获得了出现白化表型的愈伤组织,但由于橡胶树愈伤诱导体胚的技术还不稳定,导致未能获得基因编辑植株。为了获得橡胶树基因编辑幼苗,本研究继续以HbPDS基因为靶标,改用橡胶树体胚为侵染受体,开展农杆菌介导的遗传转化,经潮霉素抗性筛选获得增殖的T_0代抗性体胚,通过Cas9基因分子检测共挑选出116个阳性转化体胚,通过对靶点处的测序检测发现有5个胚块发生了基因编辑,编辑效率为4.3%。通过植株再生程序,获得了2株再生植株,表型观测均是嵌合体,表现为同一编辑植株上同时存在绿色及白化叶片。同时取白化叶片和绿色叶片进行高通量测序,发现二者均已发生了基因编辑,除了1个白化叶片发生了纯合双等位突变之外,其余叶片均为嵌合突变。其中,白化叶片编辑细胞的占比介于86%~100%之间,而绿色部位编辑细胞所占比例介于66%~69%之间,说明橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值高于69%,介于70%~85%之间,为今后创制有表型的橡胶树基因编辑幼苗提供理论指导。同时,本研究证明了T_0代转化体胚及其获得的再生植株嵌合比例太高,不宜作为植株再生的材料,为今后通过对T_0代阳性体胚进行继代获得T_1代纯合体胚,并以T_1代体胚为转化受体获得纯合基因编辑植株提供思路。本研究首次公开报道获得了橡胶树基因编辑植株,尽管是嵌合植株,但也增进了对CRISPR/Cas9在橡胶树中作用的理解,为下一步在橡胶树中改进并应用基因编辑技术奠定基础。

关键词：橡胶树 CRISPR/Cas9 HbPDS基因基因编辑突变阈值

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基于SSR标记的油棕遗传多样性及群体遗传结构分析

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中国油脂 2024年

作者：刘加能程秋如潘登浪李炜芳彭小芸周若茹周丽霞曾宪海刘子凡中国热带农业科学院橡胶研究所热带作物生物育种全国重点实验室海南大学热带农林学院

为探明参试群体的遗传多样性及遗传结构，本研究筛选30对SSR标记对605份油棕种质资源进行检测分析。结果显示，30对SSR引物在所有资源中等位基因（Na）为11.933，有效等位基因（Ne）为4.116，多态性信息含量（PIC）为0.710，基因多样性... 详细信息

为探明参试群体的遗传多样性及遗传结构，本研究筛选30对SSR标记对605份油棕种质资源进行检测分析。结果显示，30对SSR引物在所有资源中等位基因（Na）为11.933，有效等位基因（Ne）为4.116，多态性信息含量（PIC）为0.710，基因多样性为0.775，表明SSR标记多态性较高，且种质间遗传多样性丰富。Structure 分析将605份种质分为2个组群，该结果与主坐标分析结果一致，个体UPGMA聚类分析将605份种质划分为3个组群，两两种质间遗传距离93%介于0.4～0.8，说明该群体的遗传组成简单。分子方差表明个体内变异（85%）高于个体间（10%）和群体间（5%），与两组群间遗传分化系数低（Fst=0.0251）的结果相一致。总群体各位点的平均基因流高（Nm=16.619>1），平均整体近交系数低（Fit=0.127 研究参试种质群体遗传结构简单，群体水平上遗传分化程度较低，个体水平上遗传变异丰富，亟需重视对变异优株选择创制。

关键词：油棕遗传多样性 SSR 群体遗传结构