[发明专利]一种诱导橡胶树叶片衰老的方法

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学领域，涉及一种诱导橡胶树叶片衰老的方法，具体是一种应用乙烯利溶液处理橡胶树叶片进而诱导叶片衰老的方法。

背景技术

植物衰老（senescence）是指植物细胞、组织、器官或整个植株生理功能的逐渐衰退，是长期进化和自然选择的结果，是一个高度调控的细胞程序性死亡（Programmed cell death,PCD）过程。目前关于植物衰老的研究主要集中在叶片上，且大多集中于拟南芥、水稻、烟草等模式植物。在叶片的衰老过程中，细胞结构、生理生化代谢以及基因表达调控等都发生很多变化。在形态上，叶片因叶绿素的降解而呈现为黄色（Ougham H,S,Armstead I,et al.The control of chlorophyll catabolism and the status of yellowing as a biomarker of leaf senescence.Plant Biol(Stuttg),Suppl第1期,4-14页,2008;S,B.Chlorophyll breakdown in higher plants.Biochim Biophys Acta,第1807卷,第8期,977-988页,2011），这一典型特征为相关研究提供了极大的便利；在分子水平，叶绿素的降解常伴随着一些标记分子如AtSAG12等半胱氨酸蛋白酶表达水平的显著上升、AtCAB1等叶绿素a/b结合蛋白表达水平的显著下调。由于叶片衰老是一种受内源信号和多种环境因素共同调控的、极其复杂的生物学过程，至今我们对叶片衰老的分子网络仍知之甚少。

橡胶树（Hevea brasiliensis Muell.Arg.），又叫巴西橡胶树或三叶橡胶树，是一种隶属于大戟科（Euphorbiaceae）的高大乔木。橡胶树原产于亚马逊河流域，目前作为一种特种经济作物在东南亚、中国和非洲等部分国家和地区广泛移植。生产上，橡胶（顺-1,4-聚异戊二烯）通过用胶刀周期性地切割树皮（内含乳管——一类橡胶生物合成与存贮的特异细胞）收集胶乳而获得。死皮（其主要类型为割面干涸，Tapping Panel Dryness，TPD）是指橡胶树割胶过程中出现的割线局部或整体不排胶现象，它会造成严重减产甚至完全绝收，是目前生产上影响橡胶产量的关键因素（邹智,杨礼富,王真辉,等.橡胶树“死皮”及其防控策略探讨.生物技术通报,第9期,8-15页,2012）。据统计，目前全球因死皮而停割的橡胶树约占开割树的12-15%；我国橡胶树的死皮发生率约为25%，部分胶园甚至超过50%，其中，仅死皮停割率就接近15%，并且每年以1-3%的速度递增，每年给我国造成的经济损失已超过30亿人民币。最近的细胞和分子生物学证据表明，死皮与植物的细胞程序性死亡现象非常相似（Li DJ,Deng Z,Chen SC,et al.Identification and characterization of genes associated with tapping panel dryness from Havea brasiliensis latex using suppression subtractive hybridization.BMC Plant Biol,第10卷,第1期,140页,2010），虽然如此，由于种种原因，深入开展死皮发生的分子机制研究面临着严峻的挑战：（1）橡胶树为多年生高大乔木，传统育种周期在30年以上；（2）橡胶树的遗传转化周期在1年以上，且转化技术至今仍不是非常成熟（邹智,杨礼富,王真辉,等.巴西橡胶树转基因研究现状与展望.中国生物工程杂志,第30卷,第1期,85-92页,2010）；（3）死皮与橡胶生产紧密相关，只有割胶后才能鉴定其症状，而橡胶树的非生产期一般在8年左右（邹智,杨礼富,王真辉,等.橡胶树“死皮”及其防控策略探讨.生物技术通报,第9期,8-15页,2012）；（4）死皮症状的鉴定需要多年的割胶和数月的跟踪观测，不利于大批量地获得实验材料；（5）与产排胶相关的乳管组织位于树干的次生韧皮部，诱导获取实验材料属于破坏性实验，这对生产周期在25年以上的橡胶树来说是莫大的损失；（6）乳管组织无法分离进行离体培养和诱导；（7）遗传转化体系成熟的模式植物如拟南芥、烟草等无乳管组织，对死皮相关基因的鉴定主要依赖叶片等组织（Peng SQ,Wu KX,Huang GX,et al.HbMyb1,a Myb transcription factor from Hevea brasiliensis,suppresses stress induced cell death in transgenic tobacco.Plant Physiol Biochem,第49卷,第12期,1429-1435页,2011），而这无法避免物种不同所带来的差异；（8）橡胶树属于多年生的热带雨林植物，衰老叶片主要见于冬季的落叶，采样时间受限太大；（9）除利用自然衰老叶片的报道（邹智,杨礼富,安锋,等.橡胶树AtCAB1同源基因的克隆及其在稳定与衰老期叶片中的差异分析.热带农业科学,第33卷,第4期,30-35页,2013）外，橡胶树上至今还未见其它有关叶片衰老诱导体系的报道。