近日，中國熱帶農業(yè)科學院橡膠研究所乳管發(fā)育研究團隊在橡膠樹乳管次生代謝譜解析方面取得重要進展。本團隊成功建立了橡膠樹乳管細胞的靶向代謝譜，揭示了橡膠樹馴化過程中代謝物變化模式，并鑒定到調控高附加值代謝物合成的關鍵基因，對于深度發(fā)掘橡膠樹乳管的“生物反應器”功能、助力我國天然橡膠產業(yè)的提質增效有重要意義。
天然橡膠是重要的戰(zhàn)略資源，廣泛應用于工農業(yè)生產、醫(yī)療衛(wèi)生、軌道交通等領域，特別是在航空、航天、航海、軍用裝備等高端制造領域具有不可替代性。橡膠樹是天然橡膠的主要來源，位于樹皮內層的乳管細胞是合成天然橡膠的場所。橡膠樹乳管細胞具有旺盛的次生代謝能力，含有眾多高附加值代謝物，如白堅木皮醇等。充分發(fā)掘橡膠樹乳管細胞的生物反應器功能，多層次開發(fā)利用乳管中高附加值代謝物資源，將是未來保障我國天然橡膠產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要技術支撐。
本團隊從乳管中鑒定了297種代謝物，其中萜類代謝物占比達20%，表明乳管中的類異戊二烯代謝非常活躍。群體代謝組分析顯示，與野生種相比，氨基酸、核苷酸、吡啶等初級代謝物在栽培種中顯著上調，推測可能與栽培種合成大量膠乳有關；而香豆素等苯丙烷類代謝物顯著下調，推測可能通過改變乳管細胞壁的彈性來增加栽培種在排膠時的膨壓有關。基因家族分析顯示萜烯合酶（TPS）基因家族在橡膠樹基因組中發(fā)生了顯著擴張，成功鑒定到橙花叔醇的合成基因HbTPS12。結合團隊前期的重測序數據，通過mGWAS技術成功鑒定戈米辛J（一種小分子量木脂素）的調控基因HbADT5。橡膠樹乳管靶向代謝譜解析及重要代謝物基因鑒定，為將橡膠樹乳管開發(fā)成生產高附加值代謝物的新型生物反應器提供了重要基礎。
橡膠樹乳管靶向代謝組及重要代謝物合成關鍵基因挖掘
相關研究成果以“The targeted metabolomic profile of laticifers in rubber tree”為題發(fā)表于《Journal of Integrative Plant Biology》。中國熱科院橡膠所/熱帶作物生物育種全國重點實驗室的鄧小敏副研究員和楊署光副研究員為共同第一作者，中國熱科院橡膠所/熱帶作物生物育種全國重點實驗室晁金泉研究員為通訊作者，貴州大學生科院王旭初教授和中科院版納植物園田維敏研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家天然橡膠產業(yè)技術體系、熱帶作物生物育種全國重點實驗室創(chuàng)新團隊、中國熱科院創(chuàng)新團隊及人才托舉工程共同資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13948
責任編輯：天然橡膠處
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