橡胶树产胶相关小G蛋白基因的筛选和功能分析

胶乳是乳管细胞的细胞质，是橡胶生产的收获部分，其中25~50%是橡胶粒子。胶乳的再生是典型的异戊二烯物质次生代谢过程，是影响橡胶产量的首要因素。植物小G蛋白（small GTPase）超家族成员众多、功能多样，是细胞信号传导系统中重要的分子开关，已有报道显示其参与植物次生物质的代谢调控。橡胶树胶乳中有多个小G蛋白基因，我们已发现其中一个Rab基因受割胶（促进产胶）上调表达。综合已有文献，推测小G蛋白基因很可能参与橡胶树产胶相关各个层面的调控。本项目利用我们建立的多个橡胶树EST序列数据库和基因差异表达库，结合完善的实验系统，以热研7-33-97、热研8-79和PR107等主栽品种为研究材料，全面筛选和鉴定与产胶密切相关的小G蛋白基因，并对候选关键基因产物进行亚细胞定位和功能分析。研究结果不仅有助于阐释橡胶树胶乳再生的调控机理，也为制定安全、科学的产胶调控措施提供理论依据和实践指导。

胶乳再生是典型的异戊二烯物质次生代谢过程，是影响橡胶产量的首要因素。植物小G蛋白（small GTPase）超家族成员众多、功能多样，已有报道显示它们参与植物次生物质的代谢调控。因此，本项目利用我们建立的橡胶树胶乳EST序列数据库，结合完善的实验系统，以热研7-33-97为研究材料，全面筛选和鉴定与产胶密切相关的小G蛋白基因。结果是：本项目首次明确了橡胶树胶乳中小G蛋白基因家族的组成和数量（4个家族，48个成员）；其中有29个小G蛋白基因成员已经获得完整的编码序列，其中20个成员基因的全长cDNA（2个Arf基因、2个Ran基因、11个Rab基因和5个Rop基因），验证了其中4个HbRabs蛋白的GTP结合活性；通过18个基因的全面表达分析，筛选到可能参与橡胶树胶乳再生的基因成员3个；表明橡胶树中Rop家族基因成员具有多种功能，既有可能参与胶乳再生调控，也可能参与橡胶树死皮病（tapping panel disease，TPD）的发生发展，还可能通过细胞分裂素信号途径参与橡胶树茎干的径向发育。总之，本项目实施结果增加了我们对橡胶树中小G蛋白家族组成、数量和可能功能的认识，有助于阐释橡胶树胶乳再生的调控机理，并为深入研究其功能奠定了基础。