郭冰冰　代龍軍　楊洪　趙溪竹　王立豐

摘? 要：排膠是巴西橡膠樹（ Muell. Arg.）樹皮乳管細(xì)胞中膠乳采收的重要環(huán)節(jié)，與天然橡膠的生物合成、膠乳再生、割膠技術(shù)、韌皮部膨壓等眾多因素相關(guān)，占生產(chǎn)成本的60%以上。近年來，天然橡膠異戊二烯途徑合成與調(diào)控機(jī)制、膠乳診斷指標(biāo)、乳管傷口堵塞和過度排膠導(dǎo)致的死皮發(fā)生和修復(fù)機(jī)理等領(lǐng)域均取得了重要進(jìn)展。本文從天然橡膠生物合成和膠乳再生、乳管傷口堵塞、排膠影響因素、排膠生理與分子機(jī)理4個(gè)方面總結(jié)了排膠領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合新技術(shù)持續(xù)引入排膠研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展，展望了橡膠樹排膠機(jī)理研究發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用，為橡膠樹排膠機(jī)制研究提供理論依據(jù)，亦為新型高效安全刺激技術(shù)研發(fā)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：巴西橡膠樹;排膠;調(diào)控;進(jìn)展中圖分類號(hào)：S794.1 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research Progress on Mechanism and Regulation of Latex Flow in Muell. Arg.

GUO Bingbing， DAI Longjun， YANG Hong， ZHAO Xizhu， WANG Lifeng

Key Laboratory of Biology and Genetic Resources of Rubber Tree， Ministry of Agriculture and Rural Affairs / State Key Laboratory Incubation Base for Cultivation & Physiology of Tropical Crops / Danzhou Investigation & Experiment Station， Tropical Crops， Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Rubber Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China

Latex flow， one of the most important parts in the latex harvesting from laticifer cells of rubber tree’s bark， is related to natural rubber biosynthesis， latex regeneration， rubber tapping technology， phloem turgor pressure and many other factors， accounting for 60% of production costs. In recent years， important progress has been made in the synthesis and regulation mechanism of natural rubber （isoprene） biosynthesis pathway， latex diagnostic indexes， laticifer wound plugs mechanism and tapping panel dryness （TPD） occurrence and repair mechanism caused by excessive tapping. In this paper， we summarized the current situations including natural rubber biosynthesis and latex regeneration， laticifer wound plugs， factors influenced latex flow as well as physiological and molecular biological mechanisms of latex flow. Furthermore， combining with the continuous introduction of new technologies into the research field of rubber latex flow， the development trend and application of rubber tree latex flow mechanism were prospected， which provided theoretical basis for rubber tree latex flow mechanism research and guidance for the development of new efficient and safe stimulation technology.

Muell. Arg.; latex flow; regulation; progress

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.04.012

天然橡膠（natural rubber）主要是由橡膠樹生產(chǎn)的一種不可替代、具有高價(jià)值的高分子量生物聚合物，具有許多合成橡膠不具備的特性，可用于生產(chǎn)包括輪胎和醫(yī)用手套在內(nèi)的約5萬種橡膠產(chǎn)品，對(duì)運(yùn)輸、醫(yī)藥和國防等行業(yè)至關(guān)重要。世界上有超過2500多種植物可生產(chǎn)天然橡膠，目前只有以無性系、芽接苗、組培苗和轉(zhuǎn)基因苗等種植生長在熱帶亞熱帶膠園的巴西橡膠樹（ Muell. Arg.）是天然橡膠的唯一商業(yè)來源。我國的橡膠主要種植在海南、云南和廣東等省份的熱帶及亞熱帶地區(qū)，隨著對(duì)天然橡膠需求的日益增長，有效提高橡膠產(chǎn)量和品質(zhì)在橡膠樹產(chǎn)膠研究中愈發(fā)重要。橡膠樹依靠自身的乳管系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)膠，乳管分布在橡膠樹樹皮內(nèi)側(cè)，是由薄壁細(xì)胞組成的膠乳合成和儲(chǔ)存場(chǎng)所。膠乳由橡膠粒子、C-乳清和黃色體組成，其中橡膠粒子是最主要的構(gòu)成成分，占30%40%。C-乳清是乳管細(xì)胞的胞質(zhì)，與細(xì)胞代謝有直接的關(guān)聯(lián)。黃色體含有大量蛋白質(zhì)，二價(jià)陽離子和酶可保證膠乳處于平穩(wěn)狀態(tài)。排膠即橡膠樹乳管割斷和機(jī)械損傷后膠乳溢出的過程。膠乳從乳管中流出的速度由急至緩，最后停止排膠，每次每株樹可收集到數(shù)量不等的膠乳，排膠持續(xù)時(shí)間是決定橡膠產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。排膠是巴西橡膠樹膠乳采收的重要環(huán)節(jié)，占生產(chǎn)成本的60%，是橡膠產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近年來，天然橡膠異戊二烯途徑合成與調(diào)控機(jī)制、膠乳診斷指標(biāo)、乳管傷口堵塞、死皮發(fā)生和修復(fù)機(jī)理等領(lǐng)域均取得了重要進(jìn)展。本文從天然橡膠生物合成和膠乳再生、乳管傷口堵塞、排膠影響因素和排膠生理與分子機(jī)理4個(gè)方面總結(jié)了排膠領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合新技術(shù)持續(xù)引入排膠研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展，展望了橡膠樹排膠機(jī)理研究發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用，為橡膠樹排膠機(jī)制研究提供理論依據(jù)，也為新型高效安全刺激技術(shù)研發(fā)提供指導(dǎo)。

天然橡膠生物合成和膠乳再生

天然橡膠主要由順式-1，4-聚異戊二烯組成。天然橡膠的生物合成主要包括異戊烯基焦磷酸（isopentenyl diphosphate，IPP）的合成、聚異戊二烯基焦磷酸鏈的延伸、橡膠分子的合成3個(gè)過程。植物通過細(xì)胞質(zhì)的甲羥戊酸途徑（MVA）及質(zhì)體中的甲基赤蘚糖醇途徑（MEP）合成IPP。DMAPP（dimethylallyl diphosphate）是IPP由異戊烯基焦磷酸異構(gòu)酶（IPPI）催化形成的，二者可相互轉(zhuǎn)化。DMAPP和IPP通過轉(zhuǎn)?；D(zhuǎn)移酶（TPTs）催化形成異戊二烯類化合物牻牛兒焦磷酸（geranyl diphosphate，GPP）、法尼基二磷酸（farnesyl diphosphate，F(xiàn)PP）、牻牛兒基牻牛兒焦磷酸（geranylgeranyl pyrophosphate，GGPP）。這些異戊二烯焦磷酸短鏈可激活I(lǐng)PP的聚合。在橡膠轉(zhuǎn)移酶（HRT/cPT酶）、橡膠延伸因子（REF）、小橡膠粒子蛋白（SRPP）的共同作用下，IPP與異戊二烯類化合物結(jié)合在一起形成橡膠。

膠乳是對(duì)橡膠樹進(jìn)行割膠時(shí)從乳管細(xì)胞中流出的細(xì)胞質(zhì)，包含各種細(xì)胞器和粒子，同時(shí)排出的還有合成橡膠烴的糖、有機(jī)酸、各種核酸和酶等。影響膠乳產(chǎn)量的主要因素是排膠時(shí)間和膠乳再生能力。乳管細(xì)胞的再生能力是橡膠樹產(chǎn)量的決定性因素，是指在2次割膠期間乳管細(xì)胞通過代謝活動(dòng)補(bǔ)充流失組分的過程，其中包括天然橡膠高分子量的合成及蔗糖的供給和利用。蔗糖是乳膠再生過程中主要的能量和物質(zhì)來源。在膠乳再生初期，需要大量的能量物質(zhì)提高膠乳中的糖代謝，保證膠乳的再生及橡膠的合成。其中蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)糖的供給和利用、脅迫與防御反應(yīng)、激素信號(hào)在乳膠再生調(diào)控中起重要作用。

乳管堵塞

排膠是橡膠樹受到機(jī)械損傷刺激后的創(chuàng)傷反應(yīng)過程。橡膠樹皮的乳管細(xì)胞受到機(jī)械損傷后，因損傷處壓力為零而乳管細(xì)胞內(nèi)膨壓很大（10～ 15?Mpa），從而造成膠乳從乳管細(xì)胞胞質(zhì)向損傷口方向溢出的初動(dòng)力。排膠初期會(huì)發(fā)生黃色體破裂，釋放大量正電荷離子和凝集物質(zhì)來固化膠乳，同時(shí)隨著膠乳流出乳管周圍的薄壁細(xì)胞中的水分會(huì)滲入乳管細(xì)胞，使膠乳稀釋再次加大排膠動(dòng)力維持排膠過程。留在乳管細(xì)胞內(nèi)的線粒體、細(xì)胞核等細(xì)胞器重新合成新的膠乳，為二次割膠做準(zhǔn)備。經(jīng)過一段時(shí)間的膠乳流出后，損傷處會(huì)被凝固蛋白質(zhì)網(wǎng)堵塞停止排膠，排膠停止24 h后在傷口堵塞處發(fā)現(xiàn)橡膠凝塊。排膠停止的主要原因是損傷口的堵塞，關(guān)于堵塞的假說目前有3種：酶假說、靜電中和假說和凝集假說。其中“酶假說”認(rèn)為黃色體中的酸性水解酶和氧化還原酶、F-W復(fù)合體中的酚氧化酶、黃色體中的過氧化物酶及D型磷脂酶的酶促反應(yīng)機(jī)制參與橡膠粒子的凝集引起膠乳堵塞，但該假說的實(shí)驗(yàn)證據(jù)較貧乏;橡膠粒子表面帶負(fù)電荷，是膠乳穩(wěn)定的主要原因，“靜電中和假說”認(rèn)為黃色體破裂釋放正電荷物質(zhì)與橡膠粒子表面的負(fù)電荷凝集引起膠乳堵塞;目前比較傾向的假說是 “凝集假說”，該假說認(rèn)為黃色體破裂釋放一種凝集素——橡膠素，橡膠素使橡膠粒子結(jié)合在一起，但幾丁質(zhì)酶通過水解N-乙酰氨基葡萄糖破壞橡膠素與橡膠粒子的結(jié)合來抑制膠乳凝固。最近，我國學(xué)者在乳管堵塞物主要成分蛋白質(zhì)網(wǎng)的研究中發(fā)現(xiàn)橡膠粒子、幾丁質(zhì)酶和Hev b蛋白在乳管傷口堵塞物形成中具有重要作用，揭示了乳管傷口堵塞物形成的機(jī)制。

排膠影響因素

天然橡膠產(chǎn)量和品質(zhì)與膠乳中的化學(xué)成分有很大關(guān)系，膠乳中化學(xué)成分受很多因素的影響，主要為品種、季節(jié)氣候、刺激措施、死皮影響、逆境及病蟲害等。

氣候因素

氣候和膠園物候會(huì)引起排膠產(chǎn)量的顯著差異。劉少軍等研究發(fā)現(xiàn)橡膠生產(chǎn)易受氣候變化的影響，海南橡膠種植區(qū)的年平均凈初級(jí)生產(chǎn)力整體高于廣東，廣東整體高于云南，為評(píng)估未來氣候變化對(duì)橡膠樹產(chǎn)膠能力影響提供技術(shù)保障。物候條件是橡膠樹產(chǎn)膠隨季節(jié)變化的主要原因，在云南地區(qū)，4月份橡膠樹膠乳干膠產(chǎn)量最大，然后下降;到了7—9月份氣溫回升，干膠產(chǎn)量有所回升，隨后因?yàn)闅鉁氐慕档湍z乳的干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈直線下降趨勢(shì)。在海南地區(qū)，平均在5月、7—8月、10—11月形成產(chǎn)量高峰。因此，生產(chǎn)中割膠技術(shù)和制度應(yīng)隨著氣象因素變化進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

? 品種因素

橡膠樹不同品種、品系間排膠特性存在顯著差異。在傳統(tǒng)割膠無刺激條件下，‘熱試99-2’‘熱試99-5’‘熱試99-6’‘熱試99-8’‘熱試99-9’和‘熱試99-10’的膠乳產(chǎn)量較高，且生理狀況良好;‘熱試99-4’‘熱試99-3’‘熱試99-1’和‘熱試99-7’的膠乳產(chǎn)量較低且生理狀況較差，其中‘熱試99-10’的排膠速度最快，達(dá)0.88 mL/min;‘熱試99-4’的排膠速度最慢，只有0.26 mL/min;‘熱試99-1’膠乳中的平均蔗糖含量最低，而‘熱試99-4’膠乳中的蔗糖含量最高。橡膠樹品系‘GT1’較‘云研77-2’‘云研77-4’‘PR107’和‘RRIM600’的干膠產(chǎn)量是最高的。王岳坤等以‘PR107’‘熱研73397’‘熱研879’為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)‘熱研879’乳管蔗糖代謝活躍程度最高，乳膠產(chǎn)量最高，‘熱研73397’次之，‘PR107’最小。

?刺激因素

目前，我國使用的割膠技術(shù)有常規(guī)割膠和乙烯刺激割膠技術(shù)2種。乙烯刺激割膠技術(shù)包括常規(guī)刺激（乙烯利）和氣刺微割。乙烯對(duì)橡膠樹的高效增產(chǎn)作用是在1968年發(fā)現(xiàn)的，現(xiàn)已在天然橡膠的生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。乙烯引起橡膠樹膠乳產(chǎn)量顯著增加的一個(gè)重要原因是乙烯可延長排膠時(shí)間。許聞獻(xiàn)等研究指出在一定范圍內(nèi)，乙烯濃度越高，促排膠效果最好，但產(chǎn)生的慣性刺激也越大，嚴(yán)重時(shí)可致乳管完全喪失排膠能力，在生產(chǎn)上造成非常大的損失。莊海燕等研究也發(fā)現(xiàn)乙烯利刺激產(chǎn)膠是因?yàn)檠泳徚巳楣軆?nèi)的堵塞現(xiàn)象，大幅提高乳管內(nèi)蔗糖的利用率，加速水分及養(yǎng)分的吸收，刺激橡膠乳管細(xì)胞內(nèi)的生物合成，加速產(chǎn)膠和排膠。氣刺微割是采膠時(shí)割線長度小于等于5?cm，并結(jié)合乙烯氣體刺激的一種新型割膠技術(shù)。氣刺微割最開始是1995年在馬來西亞推廣用于生產(chǎn)，較傳統(tǒng)割膠技術(shù)更安全，操作要求低，可有效延長橡膠樹的經(jīng)濟(jì)壽命。氣刺微割與常規(guī)乙烯利處理相比，雖然產(chǎn)膠量有所減少，但株次產(chǎn)量明顯增加，干膠含量相當(dāng)，樹皮損耗較小，死皮發(fā)生率降低，割膠速度更快，可有效節(jié)約人工成本?？舍槍?duì)不同樹齡的橡膠樹差異使用乙烯利刺激割膠方式，達(dá)到降低成本，提高產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。

?橡膠樹死皮及其恢復(fù)機(jī)制

死皮（tapping panel dryness， TPD）是橡膠樹受到過度割膠刺激出現(xiàn)割面干涸的特有現(xiàn)象。死皮發(fā)生是橡膠樹對(duì)過度排膠刺激的一種自我保護(hù)措施。死皮是橡膠生產(chǎn)中影響經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一，對(duì)于死皮的發(fā)生原因，科研人員提出了不同的假說。首先，病理學(xué)假說認(rèn)為死皮是因?yàn)橄鹉z樹皮被病原物入侵導(dǎo)致，但通過組織細(xì)胞學(xué)技術(shù)并沒有在死皮部位鑒定到任何致病菌，因此，確認(rèn)死皮發(fā)生不是由病原菌引起。第二，局部嚴(yán)重創(chuàng)傷假說認(rèn)為橡膠樹死皮是過度割膠引起的生理紊亂反應(yīng)，造成黃色體破裂而引發(fā)的乳管細(xì)胞程序性死亡，從而引起死皮病。SIVAKUMARAN等已證明死皮樹中形成大量胼胝體、無機(jī)磷、輔氨酸及Mg大量減少，引起樹體營養(yǎng)失衡，但這種營養(yǎng)失衡不確定是死皮發(fā)生的原因還是結(jié)果。第三，水分失衡假說認(rèn)為反復(fù)割膠帶走大量的膠乳，引起樹體內(nèi)水分失衡、膠乳不正常的反復(fù)稀釋促進(jìn)死皮病的發(fā)生，極度的水分缺失會(huì)導(dǎo)致樹體韌皮部的氰化物中毒，這是導(dǎo)致樹皮死的根本原因。第四，自由基假說認(rèn)為細(xì)胞器、黃色體和橡膠粒子中含有導(dǎo)致膠乳凝結(jié)的因子，導(dǎo)致NADPH酶活增加，活性氧含量上升，引起死皮。第五，乙烯利衰老假說認(rèn)為乙烯利刺激過度割膠會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)系統(tǒng)代謝和物質(zhì)循環(huán)加快，加速養(yǎng)分流失，促進(jìn)樹皮衰老，導(dǎo)致死皮發(fā)生。第六，激素失調(diào)假說認(rèn)為過度割膠引起激素失衡，進(jìn)而影響橡膠樹的正常生長發(fā)育，這可能是導(dǎo)致橡膠死皮的重要因素。也有研究表明，外施中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所研制的橡膠樹死皮康復(fù)營養(yǎng)劑，發(fā)現(xiàn)其能明顯降低橡膠樹死皮停割植株的死皮指數(shù)及促進(jìn)割線癥狀的恢復(fù)，且能提高死皮植株產(chǎn)量。一般情況下，割線長、割膠頻率高、低產(chǎn)株及高強(qiáng)度刺激割膠會(huì)造成死皮率升高，因此，選擇合理割膠制度可有效降低橡膠樹的死皮率，從而提高排膠質(zhì)量。

?逆境

不利的環(huán)境因素也會(huì)引起橡膠樹排膠減少，經(jīng)濟(jì)效益降低。熱帶北緣地區(qū)的海南、廣東和云南是我國主要植膠區(qū)，周圍環(huán)境溫度在1824℃之間是最適宜的割膠排膠溫度，每年發(fā)生的低溫寒害均直接導(dǎo)致與排膠反應(yīng)相關(guān)的滲透壓、酶活性和代謝系統(tǒng)的變化，使橡膠減產(chǎn)，減少橡膠樹的經(jīng)濟(jì)壽命。史敏晶等研究發(fā)現(xiàn)低溫會(huì)導(dǎo)致排膠時(shí)間過度延長，直接影響了天然橡膠的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。反之，高溫干旱時(shí)散熱率和呼吸速率同時(shí)降低凈光合產(chǎn)物的積累而導(dǎo)致排膠量減少。曾憲海等研究發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重干旱會(huì)引起橡膠樹嫩葉大面積死亡、變黃或凋零，造成排膠障礙而減產(chǎn)。廣東和海南的植膠區(qū)還面臨臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的侵襲，風(fēng)力脅迫會(huì)造成膠樹堵塞指數(shù)增加、排膠受阻，造成產(chǎn)量下降，死皮率增加，與膠乳再生相關(guān)的代謝活性及相關(guān)因子水平均會(huì)降低，同時(shí)越高產(chǎn)的橡膠樹越容易受到風(fēng)害威脅。除了不利的環(huán)境因素外，病蟲害也時(shí)刻威脅著橡膠樹的排膠量。白粉病是威脅橡膠產(chǎn)量最嚴(yán)重的一種病害，主要危害橡膠樹的嫩葉，病情嚴(yán)重時(shí)可影響葉片的光合作用導(dǎo)致減產(chǎn)，根據(jù)病情的不同程度會(huì)造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，炭疽病、割面條潰瘍病、根系疾病等均會(huì)不同程度地造成橡膠樹樹勢(shì)減弱、膠乳產(chǎn)量減少。橡膠小蠹蟲、六點(diǎn)始葉螨、介殼蟲、蟋蟀和螻蛄等蟲害也會(huì)影響橡膠樹長勢(shì)，并造成膠乳產(chǎn)量大幅度下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起橡膠樹死亡。

?排膠的生理和分子生物學(xué)機(jī)制

橡膠樹排膠過程受多種因素的協(xié)調(diào)調(diào)控。張曉飛等用膠乳診斷的方法比較了6個(gè)國外引進(jìn)品種的排膠特性，發(fā)現(xiàn)‘熱試11-107’的蔗糖含量與干膠產(chǎn)量呈正相關(guān)，而‘熱試11-9’的蔗糖含量與干膠產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，表明排膠具有品種特異性。

生理基礎(chǔ)

通過膠乳診斷（latex diagnosis）來測(cè)定膠乳中物理化學(xué)成分及生理指標(biāo)，以預(yù)測(cè)橡膠樹的排膠特性。參與排膠相關(guān)的生理參數(shù)主要有總固形物含量（total solids content，TSC）、硫醇（R-SH）、黃體破裂指數(shù)（BI）和鎂離子等。TSC可直接反應(yīng)乳管細(xì)胞的膠乳再生能力，若干膠含量過高，說明細(xì)胞粘性大可引起排膠不暢，含量過低表示乳管細(xì)胞再生能力弱。吳明等指出干膠含量大小順序?yàn)椤甈R107’>‘熱研917’>‘RRIM600’，且受乙烯刺激干膠含量會(huì)有所下調(diào)。硫醇是膠乳細(xì)胞中重要的細(xì)胞膜保護(hù)劑，反映乳膠中細(xì)胞抗氧化能力和對(duì)細(xì)胞器保護(hù)的情況，也是乳膠穩(wěn)定劑之一。割膠會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)硫醇含量降低，硫醇含量高時(shí)可清除細(xì)胞內(nèi)的活性氧，延遲乳管堵塞，顯著延長排膠時(shí)間，其含量與膠乳產(chǎn)量呈正相關(guān);過低時(shí)造成非酶促保護(hù)系統(tǒng)減弱而引起死皮。高產(chǎn)株系的硫醇含量均較高，‘熱研879’和‘熱研73397’的硫醇含量顯著高于‘PR107’。硫醇受乙烯刺激的誘導(dǎo)，但是品系不同，受刺激的反應(yīng)也不同。無性系‘PR107’受乙烯利刺激后，細(xì)胞內(nèi)硫醇含量會(huì)升高;‘熱研879’在乙烯作用下細(xì)胞內(nèi)硫醇含量會(huì)先升高再降低，因此，乳管細(xì)胞中的硫醇含量具有品系特異性。

黃色體破裂指數(shù)是黃色體破裂后膠乳中游離酸性磷酸酶活性與總磷酸酶活性的百分比，可用來反映膠乳中黃色體的完整性。黃色體破裂指數(shù)越高，越易造成乳管堵塞阻礙排膠。敖碩昌等證明黃色體破裂指數(shù)與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。但是，乙烯利可提高黃色體的穩(wěn)定性，抑制黃色體的破裂，延緩膠乳在割口處凝固，從而延長排膠時(shí)間和增加乳膠產(chǎn)量。

Mg與乳膠產(chǎn)量關(guān)系較復(fù)雜，它不僅是ATP酶、轉(zhuǎn)移酶等激活劑，也是轉(zhuǎn)化酶和酸性磷酸酶的抑制劑，因此，Mg和乳膠產(chǎn)量既存在正相關(guān)，又存在負(fù)相關(guān)。Mg主要是通過黃色體破裂排出，因此，過高的Mg濃度會(huì)引起乳管堵塞阻礙排膠。

?分子機(jī)理

4.2.1? 橡膠樹基因組? 目前，在橡膠樹排膠過程中已經(jīng)有很多基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白組學(xué)等方面的研究。RAHMAN等首次公布了橡膠樹無性系‘RRIM600’的基因組，共預(yù)測(cè)基因數(shù)目68 955個(gè)。隨著測(cè)序技術(shù)的成熟和新測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，TANG等在2016年發(fā)布了橡膠樹無性系‘熱研73397’的全基因組序列，預(yù)測(cè)基因數(shù)量為43 792個(gè)，同年，LAU等利用三代測(cè)序技術(shù)更新了‘RRIM600’基因組數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)基因數(shù)量為84 440個(gè)。POOTAKHAM等在2017年發(fā)布了橡膠樹‘BPM24’的全基因組數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)基因數(shù)為43 868個(gè)，并且首次發(fā)現(xiàn)膠乳中高表達(dá)的基因存在大量的可變剪接現(xiàn)象。在‘RRIM600’基因組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，MAKITA等在2018年整合大量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對(duì)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)和轉(zhuǎn)錄組起始位點(diǎn)進(jìn)行在線分析。結(jié)合新興的Hi-C（high- through chromosome conformation capture）技術(shù)，LIU等在2020年發(fā)布橡膠樹無性系‘GT1’基因組數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)基因44 187個(gè)，發(fā)現(xiàn)橡膠樹經(jīng)歷了2次全基因組復(fù)制事件。橡膠樹全基因組的公布對(duì)后續(xù)基因功能的研究發(fā)揮著重要作用。

4.2.2 ?天然橡膠生物合成相關(guān)蛋白? 目前，發(fā)現(xiàn)參與橡膠生物合成的蛋白主要有橡膠延伸因子REF、小橡膠蛋白SRPP、橡膠轉(zhuǎn)移酶HRT、HMGR、HMGS、FDP合酶。酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)已證明REF不僅可與高同源性蛋白互作，也可與TCTP和激發(fā)子蛋白等互作，使用特異抗體與REF結(jié)合或去除REF后，天然橡膠生物合成途徑中的異戊烯鏈會(huì)終止延長。SRPP和REF的氨基酸序列同源性高達(dá)72%，代龍軍等分離出一個(gè)新的SRPP亞家族成員的完整氨基酸序列，推測(cè)SRPP可能參與逆境反應(yīng)，并對(duì)橡膠生物合成有促進(jìn)作用。在橡膠樹中分離出2個(gè)基因和3個(gè)基因，其中基因同源性為87%，在膠乳中特異性表達(dá)，參與膠乳合成、催化IPP多聚化;而的表達(dá)受乙烯利的誘導(dǎo)，且在乳管中的表達(dá)量明顯高于葉片，和的表達(dá)無組織特異性，而且缺少TATA-box啟動(dòng)子，推測(cè)可能參與橡膠的生物合成，可能與有持家特性的類異戊二烯生物合成有關(guān)。HMGS的酶活力主要存在于乳管中，在膠乳合成早期為膠乳合成提供原料，且高產(chǎn)橡膠樹中HMGS的表達(dá)水平高于低產(chǎn)橡膠樹水平，受乙烯的直接誘導(dǎo)。在橡膠樹表皮和膠乳中均有表達(dá)，而且割膠會(huì)引起表達(dá)量的升高，說明在橡膠生物合成和一些異類異戊二烯合成中起雙重作用。

4.2.3? 排膠相關(guān)蛋白研究? 橡膠樹中許多與排膠相關(guān)的基因家族均已經(jīng)得到鑒定。如鉀轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（KUP）基因家族在橡膠樹中有31個(gè)成員，其中經(jīng)過乙烯利刺激后，和在膠乳中的表達(dá)量明顯上調(diào)。已知乙烯在產(chǎn)排膠過程中起重要作用，ACS是乙烯生物合成的關(guān)鍵限速酶，橡膠樹中共有7個(gè)ACS成員，主要在根、葉、花和樹皮中表達(dá)，膠乳中的表達(dá)量相對(duì)較低，但經(jīng)乙烯利處理后，這些基因的表達(dá)量均會(huì)顯著上升。經(jīng)乙烯處理后，原生質(zhì)膜上的ATP酶活性顯著升高，激活的ATP酶為蔗糖運(yùn)輸提供能量。在膠乳中表達(dá)的2個(gè)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白HbSUT1A和HbSUT2A均受乙烯誘導(dǎo)，說明這2個(gè)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白均參與了乳管的蔗糖供給及乙烯刺激增強(qiáng)乳管代謝的能力，其中基因在膠乳、樹皮和葉片中均有高表達(dá)，并且參與乳管蔗糖供給的調(diào)控。紫色酸性磷酸酶（PAP）與乙烯刺激增產(chǎn)相關(guān)聯(lián)，已從橡膠樹中克隆出9個(gè)基因，在膠乳中表達(dá)量較高，而且在乙烯刺激下，、和伴隨刺激強(qiáng)度的增強(qiáng)在膠乳中基因表達(dá)增強(qiáng)3倍以上。快速堿化因子（RALF）是一種植物多肽類激素，在橡膠樹中鑒定到16個(gè)RALF基因，其中有8個(gè)在膠乳中高表達(dá)的參與乙烯刺激響應(yīng)。茉莉酸信號(hào)途徑在橡膠生物合成和乳管發(fā)育過程中起重要調(diào)節(jié)作用，和參與次生乳管分化，參與橡膠生物合成。COP9信號(hào)小體（CSN）在茉莉酸信號(hào)途徑中起重要作用，吳紹華等采用RACE技術(shù)在膠乳中克隆了8個(gè)CNS基因，其中在膠乳中表達(dá)量最高，部分基因受到茉莉酸甲酯處理后，上調(diào)表達(dá)可能參與膠乳的茉莉酸信號(hào)途徑。茉莉酸信號(hào)途徑中的MYC轉(zhuǎn)錄因子HbMYC2、HbMYC3、HbMYC4可與含有G-box順式元件的產(chǎn)排膠相關(guān)基因互作來調(diào)控靶基因，是其調(diào)控的靶基因之一。高產(chǎn)橡膠樹種質(zhì)中、、基因的表達(dá)量是低產(chǎn)種質(zhì)的2倍以上，其中基因的表達(dá)差異最大，有望成為橡膠樹產(chǎn)量育種的一個(gè)分子標(biāo)記。

4.2.4? 水分運(yùn)輸相關(guān)蛋白? 影響橡膠樹排膠的因素有2種，即排膠動(dòng)力和排膠阻力。橡膠樹排膠是由于乳管內(nèi)與切口處的膨壓，這時(shí)水通道蛋白（aquaporin，AQP）水分進(jìn)入乳管，增大排膠壓力順利排膠。TUNGNGOEN等首先在橡膠樹‘PB217’中克隆了和水通道蛋白，這2個(gè)水通道蛋白受乙烯利、水楊酸、脫落酸和生長素刺激后在膠乳中均表現(xiàn)出上調(diào)。莊海燕克隆了水通道蛋白和的cDNA全長序列，且均受乙烯利的誘導(dǎo)。乙烯可在短時(shí)間內(nèi)顯著增強(qiáng)水通道蛋白的表達(dá)量，進(jìn)一步增加乳管細(xì)胞水分的供給，降低膠乳粘性，增強(qiáng)乳管膨壓，提高排膠速度。

4.2.5? 乳管堵塞相關(guān)蛋白? 在乳管堵塞處的“蛋白質(zhì)網(wǎng)”的形成主要與由肌動(dòng)蛋白微絲骨架有關(guān)。鄧治等以‘熱研7-33-97’膠乳為模板克隆出基因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著排膠時(shí)間的延長基因的表達(dá)量逐漸下調(diào)，而經(jīng)過乙烯誘導(dǎo)后，基因表達(dá)量均有上調(diào)，只有在排膠即將結(jié)束時(shí)基因的表達(dá)量才會(huì)下調(diào)，說明ADF可解聚在堵塞口處形成的肌動(dòng)蛋白微絲骨架，延長排膠時(shí)間?！暗鞍踪|(zhì)網(wǎng)”的主要成分是β-1，3-葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶及橡膠素。王冬冬等在橡膠樹‘PR107’中克隆了這3個(gè)基因序列，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這3個(gè)基因受乙烯影響均會(huì)顯著下調(diào)，并且通過免疫印跡分析可得知HGN1、Hevamine A和HEV1受乙烯調(diào)控的蛋白含量變化與基因變化規(guī)律一致。乙烯通過抑制這3種成分的表達(dá)來抑制“蛋白質(zhì)網(wǎng)”的形成，很大程度上延長了排膠時(shí)間和增加膠乳產(chǎn)量。

幾丁質(zhì)酶（EC 3.2.1.14）/溶酶菌（hevamine A）是阻止膠乳凝固的一個(gè)重要因子，幾丁質(zhì)的單體是橡膠粒子表面蛋白22 kDa的糖基GlcNAC，而幾丁質(zhì)酶可解除GlcNAC糖基，致使橡膠蛋白不能與橡膠粒子結(jié)合，抑制膠乳凝固，延長排膠時(shí)間。乙烯利刺激可使幾丁質(zhì)酶基因超表達(dá)，并且在刺激36 h時(shí)達(dá)到高峰，當(dāng)停止乙烯刺激時(shí)，幾丁質(zhì)酶的活性就不再增加。BOKMA等在2001年獲得了Hevamine cDNA序列。黃瑾等以此為基礎(chǔ)克隆得到了幾丁質(zhì)酶基因序列的全長，發(fā)現(xiàn)不同品系膠乳中的幾丁質(zhì)酶基因均受乙烯誘導(dǎo)，刺激前后基因表達(dá)存在明顯差異，乙烯濃度越大，差異越顯著。但是GIDROL等通過實(shí)驗(yàn)證明堵塞指數(shù)不同的橡膠樹品種‘WAR4’和‘GT1’經(jīng)過乙烯刺激后，‘WAR4’橡膠樹中的幾丁質(zhì)酶基因大量表達(dá)，膠乳產(chǎn)量增加了3～5倍，而‘GT1’橡膠樹刺激前的幾丁質(zhì)酶基因表達(dá)較高，對(duì)乙烯刺激反應(yīng)弱，經(jīng)乙烯刺激后膠乳產(chǎn)量只增加了1.3～1.5倍，說明不同品系的橡膠樹中的幾丁質(zhì)酶對(duì)排膠影響存在特異性。

橡膠素（hevein）即橡膠蛋白，分子量約為5 kDa，是植物凝集素家族的一種，是橡膠樹黃色體可溶性蛋白的主要成分，可將橡膠粒子凝集在一起，使膠乳凝結(jié)和堵塞乳管的作用，這種凝集機(jī)制需要糖基GlcNAC的支持。組織特異性表達(dá)發(fā)現(xiàn)所有基因在膠乳中的表達(dá)量最高，割膠、ABA、乙烯利均會(huì)誘導(dǎo)基因的表達(dá)。朱家紅等克隆到了橡膠素家族的一個(gè)新基因基因，組織表達(dá)表明，該基因積極參與橡膠樹對(duì)乙烯的響應(yīng)，并在乙烯誘導(dǎo)12 h時(shí)表達(dá)量最高，表示乙烯利延長排膠時(shí)間的同時(shí)凝集效果也更顯著。但是目前二者之間的分子調(diào)控機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

β-1，3-葡聚糖酶（EC 3.2.1.39）伴隨幾丁質(zhì)酶同時(shí)出現(xiàn)，在病原菌侵染、水楊酸、茉莉酸和乙烯等處理刺激下，會(huì)激活相關(guān)蛋白基因的表達(dá)來增強(qiáng)酶的活性。在膠乳中，β-1，3-葡聚糖酶通過與黃色體膜的結(jié)合與橡膠粒子結(jié)合，在割膠口形成多組分交聯(lián)的復(fù)雜堵塞物。含有大量β-1，3-葡聚糖酶的橡膠無性系比少量β-1，3-葡聚糖酶的橡膠無性系產(chǎn)膠多。黎喻等通過實(shí)驗(yàn)證明割膠和外源SA刺激下，可促進(jìn)橡膠樹膠乳β-1，3-葡聚糖酶基因的表達(dá)，且酶活增強(qiáng)。

?展望

隨著科學(xué)技術(shù)與研究方法的不斷發(fā)展和引入到橡膠樹排膠研究領(lǐng)域，橡膠樹排膠機(jī)制方面的研究已經(jīng)取得了重大進(jìn)步，對(duì)推動(dòng)橡膠經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到關(guān)鍵性作用。如今，天然橡膠產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)量提升向品質(zhì)提升轉(zhuǎn)變，闡明排膠調(diào)控機(jī)制并據(jù)此研發(fā)安全、長效、低成本的排膠調(diào)控技術(shù)成為了橡膠經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)研究的新熱點(diǎn)。

內(nèi)源激素檢測(cè)技術(shù)

在橡膠樹排膠研究和生產(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)證明，激素對(duì)橡膠生物合成、芽接苗砧穗結(jié)合、橡膠樹乳管分化、愈傷組織誘導(dǎo)等均具有重要作用。目前，已在橡膠樹中相繼建立了樹皮茉莉酸含量、茉莉酸自顯影、氣相色譜檢測(cè)乙烯、膠乳中4種植物激素（生長素、玉米素、赤霉素、脫落酸）的檢測(cè)方法。隨著天然橡膠從產(chǎn)量目標(biāo)向質(zhì)量目標(biāo)的轉(zhuǎn)變，植物激素在橡膠樹膠乳、葉片和枝條等部位的功能將不斷拓展。因此，需建立橡膠樹膠乳、葉片和枝條等部位的簡(jiǎn)便、快捷的激素檢測(cè)方法，用于定量和定性研究，包括樹皮和膠乳中內(nèi)源乙烯的GC-MS檢測(cè)方法和茉莉酸等激素的HPLC-MS-MS方法等。

?排膠相關(guān)調(diào)控基因篩選和功能鑒定

橡膠樹基因組、遺傳圖譜、組織培養(yǎng)和遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立和日益完善均有助于排膠相關(guān)基因的進(jìn)一步篩選。在排膠影響關(guān)鍵基因和蛋白功能鑒定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步克隆篩選基因啟動(dòng)子區(qū)域響應(yīng)元件、鑒定MYB等轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子、解析鈣信號(hào)、活性氧等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，蔗糖和異戊二烯代謝路徑中的關(guān)鍵家族成員結(jié)構(gòu)與功能是研究重點(diǎn)。另一方面，開展活性氧猝滅的相關(guān)抗氧化物酶活性分析和乙烯、脫落酸等內(nèi)源植物激素含量分析也有助于證明關(guān)鍵基因的調(diào)控作用。

? 高效排膠技術(shù)和調(diào)節(jié)劑的研發(fā)

在研發(fā)橡膠樹乙烯刺激劑、死皮康復(fù)劑和割面保護(hù)劑的基礎(chǔ)上依據(jù)橡膠樹排膠理論，結(jié)合排膠影響因素，研發(fā)新型乳管傷口愈合和保護(hù)劑、死皮康復(fù)噴劑等樹排膠調(diào)節(jié)劑。目前，自動(dòng)割膠機(jī)研發(fā)進(jìn)展迅速，人工成本降低，可結(jié)合氣刺微割技術(shù)和針刺采膠技術(shù)形成新的割膠技術(shù)體系。

?排膠相關(guān)分子標(biāo)記的開發(fā)

由于排膠調(diào)控機(jī)理與植物生理生化、酶活性代謝和基因表達(dá)等密切相關(guān)，開發(fā)排膠相關(guān)分子標(biāo)記有利于篩選排膠特性差異種質(zhì)和指導(dǎo)排膠新技術(shù)的研發(fā)。結(jié)合前期研究進(jìn)展，可從總固形物含量、ATP酶和蔗糖轉(zhuǎn)移酶等篩選排膠相關(guān)的生理生化標(biāo)記;從乙烯、茉莉酸等植物激素信號(hào)途徑中關(guān)鍵因子、、等基因中篩選分子標(biāo)記。此外，排膠相關(guān)關(guān)鍵蛋白，如、、、等基因組序列和啟動(dòng)子序列也可用于標(biāo)記篩選。這些標(biāo)記可用于種質(zhì)資源鑒定，也可用于新型調(diào)節(jié)劑研發(fā)過程中的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

綜上所述，橡膠樹排膠與天然橡膠生物合成、生理生化、割膠技術(shù)和環(huán)境因素密切相關(guān)，在橡膠樹生理與分子生物學(xué)領(lǐng)域不斷引入新技術(shù)和新方法，將為創(chuàng)建排膠調(diào)控理論和新型刺激技術(shù)研發(fā)及天然橡膠產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。

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