死皮对橡胶树树皮线粒体超微结构及活性氧代谢的影响

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.008

植物研究 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (1): 69-75.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.008

死皮对橡胶树树皮线粒体超微结构及活性氧代谢的影响

杨洪¹^,²^,³^,⁴(), 王立丰¹^,²^,³^,⁴, 代龙军¹^,²^,³^,⁴, 郭冰冰¹^,²^,³^,⁴

^1.中国热带农业科学院橡胶研究所，海口 571101
^2.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
^3.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
^4.农业农村部儋州热带作物科学观测实验站，海口 571101

收稿日期:2021-03-03 出版日期:2023-01-20 发布日期:2022-12-23
通讯作者: 杨洪 E-mail:yang_hong0317@126.com
作者简介:杨洪（1988—），男，硕士，助理研究员，主要从事橡胶树生理及分子生物学研究。E-mail：yang_hong0317@126.com
基金资助:
海南省自然科学基金项目(320QN350);海南省重大科技计划项目(ZDKJ2021004);中国热带农业科学院基本科研业务费专项资金(1630022020015)

Effects of Tapping Panel Dryness on Mitochondrial Ultrastructure and ROS Metabolism in Barks of Rubber Tree (Hevea brasiliensis)

Hong YANG¹^,²^,³^,⁴(), Lifeng WANG¹^,²^,³^,⁴, Longjun DAI¹^,²^,³^,⁴, Bingbing GUO¹^,²^,³^,⁴

^1.Rubber Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Haikou 571101
^2.Key Laboratory of Biology and Genetic Resources of Rubber Tree，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Haikou 571101
^3.State Key Laboratory Incubation Base for Cultivation & Physiology of Tropical Crops，Haikou 571101
^4.Danzhou Investigation & Experiment Station of Tropical Crops，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Haikou 571101

Received:2021-03-03 Online:2023-01-20 Published:2022-12-23
Contact: Hong YANG E-mail:yang_hong0317@126.com
About author:YANG Hong（1988—），male，postgraduate，assistant researcher，mainly engaged in physiological and molecular biology of rubber tree. E-mail：yang_hong0317@126.com
Supported by:
Natural Science Foundation of Hainan Province(320QN350);Major Science and Technology Plan of Hainan Province(ZDKJ2021004);Central Public-interest Scientific Institution Basal Research Fund for Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences(1630022020015)

摘要/Abstract

摘要：

为了解析橡胶树（Hevea brasiliensis）死皮的发生机制，有效进行死皮防治，以健康、轻度死皮、重度死皮橡胶树树皮为材料，研究死皮发生过程中树皮线粒体超微结构变化规律及活性氧（ROS）相关基因的表达模式变化。结果表明：死皮树线粒体超微结构发生不规则形变，膜内基质溶解，嵴消失，内腔空泡化等，且严重程度与死皮严重程度成正比。荧光定量PCR结果表明，过氧化物酶基因HbPOD2和HbPOD3在死皮树中的表达量高于健康树，可作为监测割胶强度、刺激强度和死皮发生的“标志”基因。植物细胞重要ROS清除酶过氧化氢酶基因HbCAT在死皮树中也下调表达，预示ROS产生与清除之间的平衡是影响橡胶树死皮发生的关键因素。橡胶树中重要抗氧化代谢物基因表达结果表明，HbGST1、HbGST2和HbPPO在死皮树中的表达量均高于健康树，可能与死皮发生过程胶乳原位凝固相关。本研究通过揭示死皮发生过程树皮超微结构和ROS相关基因表达模式变化，为阐明橡胶树死皮发生机制提供新观点，同时为进一步开发监测割胶强度、刺激强度和死皮发生的基因“标志”提供理论基础。

关键词: 橡胶树, 死皮, 超微结构, 活性氧, 基因表达

Abstract:

In order to elucidate the mechanism of tapping panel dryness（TPD） and effectively control it， the ultrastructure and the expression patterns of reactive oxygen species（ROS）-related genes in barks from healthy（H） and different degrees of TPD trees were studied in this study. The results showed that with the development of TPD， aberrant mitochondrial ultrastructure changed including the loss of the matrix， swelling of cristae， and the cavitation of the inner cavity were observed in barks. The results of qRT-PCR experiments showed that the expression levels of HbPOD2 and HbPOD3 in TPD trees were higher than those in healthy trees， indicating the possibility of these genes being used as “marker” genes to monitor the tapping intensity， the stimulation intensity， and the occurrence of TPD. The gene HbCAT was also down-regulated in TPD trees， indicating that the balance between ROS generation and scavenging may be a key factor in the occurrence of TPD in rubber tree. The expressions of HbGST1， HbGST2， and HbPPO in TPD trees were higher than those in healthy trees， indicating these genes may be associated with in-situ coagulation of latex during TPD occurrence. This study reveals the changes of ultrastructure and the expression patterns of ROS-related genes in rubber tree barks during TPD occurrence. These findings may provide a new perspective for elucidating the mechanism of TPD in rubber tree， and provid theoretical guidance for developing methods for monitoring tapping intensity and stimulation intensity and for developing TPD-related “marker” genes in rubber trees.

Key words: Hevea brasiliensis, tapping panel dryness, ultrastructure, reactive oxygen species, gene expression

中图分类号:

S794.1

杨洪, 王立丰, 代龙军, 郭冰冰. 死皮对橡胶树树皮线粒体超微结构及活性氧代谢的影响[J]. 植物研究, 2023, 43(1): 69-75.

Hong YANG, Lifeng WANG, Longjun DAI, Bingbing GUO. Effects of Tapping Panel Dryness on Mitochondrial Ultrastructure and ROS Metabolism in Barks of Rubber Tree (Hevea brasiliensis)[J]. Bulletin of Botanical Research, 2023, 43(1): 69-75.

图/表 4

表1

图1

图2

图3

参考文献 30

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基因名称 Gene name	正向引物（5′→3′） Sense primer（5′→3′）	反向引物（5′→3′） Anti-sense primer（5′→3′）
HbPAO	GCAACCTGAAGCCCAACAATCA	ACATAACCGAGCCATCGCAGAA
HbCAT	TCTATTGTGGTGCCTGGTGTCT	GCCAAGGCGATACCTCTGAGT
HbAAO	GCTCATCATTCACTTGCTTCTTCTCC	AATTAGGCTCAGAGGACAGGAAGG
HbPPO	CATTGTGCTTACTGTGATGGTGCTTAT	GCTGGTGATTCTTGTTGCGATACTG
HbGST1	TGTTATGGAAGAAGTTGGTGGCATGA	AGCAGTGAGGTAGTTGACAATCAGATC
HbGST2	TGCTGTAGGATGGATCTCTTACTGGTT	GAAATTGCTGGAAATTGCTGGCTCTC
HbGST3	GAGAAGTTGTTGAATGGATGCAGAAGA	CGAGCAATCACCACACGCCTTA
HbGST4	CTTCGGTGTTGTTCTCCAGCAAGT	GAGCAACTGAGGTCGCCTTCTG
HbLOX1	GCCTGGTTGCGAGATGACGAATT	GCAGACTCCTGTGGACCGTAGAT
HbLOX2	TTCCTATGCCTCAAGTGATTCAAGTG	TTCCTCAAGACAACGAATGCTAACAG
HbPOD1	CAGGGAGGAGGGACAGCAAAGA	GTTCCTTCAGCGTCAATGCCAATG
HbPOD2	GTGATGCTGTAGACTTGAGTGATGGT	AGGCTTGGGAGGATGACGAGAC
HbPOD3	GCAGAGTGTCCTGGTGTGGTT	AGATTGTTCCATCTCTTCTTCCTGTTG
HbPOD4	ACTCAAGACAATAGCAAACCACCCAAA	GCAGCAGCAGCAAGACTGAAGA
HbPOD5	GTGGATGAGATGGTGACGCTGTC	GTGTAGAGACGGCTGGAGAAGGA
HbPOD6	GTGGATGAGATGGTGACGCTGTC	GTGTAGAGACGGCTGGAGAAGGA
HbPOD7	GAATTGGTGACGCTCTCTGGTGTT	TGGCTCTCAAGTAACTGGCATAGGT
Hb18S	GCTCGAAGACGATCAGATACC	TTCAGCCTTGCGACCATAC

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死皮对橡胶树树皮线粒体超微结构及活性氧代谢的影响

Effects of Tapping Panel Dryness on Mitochondrial Ultrastructure and ROS Metabolism in Barks of Rubber Tree (Hevea brasiliensis)

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