橡胶树‘热研7-33-97’和‘PR107’胶乳和树皮中蔗糖代谢相关的酶活与基因表达研究

刘晓东，王艺玮，肖小虎，朱芳玉，刘星，莫春演，方永军，唐朝荣

摘  要：对2个产胶水平差异明显的橡胶树品种（‘热研7-33-97和‘PR107）产胶旺季时2个与产胶直接相关的碳库（胶乳和茎干树皮）中蔗糖代谢相关的酶活、基因表达以及胶乳生理参数、树皮非结构性碳水化合物（NSC）含量进行了比较研究。结果表明：‘PR107干胶产量的季节性變动明显大于‘热研7-33-97，但均在9月底出现一个产胶高峰;2个品种胶乳的总固形物、无机磷和蔗糖含量差异不明显，但‘热研7-33-97的干胶含量显著高于‘PR107;树皮NSC的主要成分为可溶性糖（占80%以上），但品种间的NSC及其相关组分（淀粉、可溶性糖和还原性糖）的差异均不显著;胶乳中，蔗糖合成酶（Sus）主要催化蔗糖合成，品种间的中碱性转化酶（NIN）和Sus酶活差异均不显著;树皮中，‘热研7-33-97的NIN酶活显著大于‘PR107，而其他蔗糖代谢相关酶活品种间的差异不显著;在胶乳中，HbSWEET10a基因的表达量高，并且‘热研7-33-97>‘PR107，还是唯一在品种间表达显著差异的蔗糖代谢相关基因;在树皮中，‘PR107的HbSus3和细胞壁转化酶基因HbCIN2的表达显著高于‘热研7-33-97，HbSUT5显著低于‘热研7-33-97，而其他4个蔗糖代谢相关基因的表达在品种间差异不显著。本研究结果为深入探究蔗糖代谢调控与胶乳再生的互作奠定了基础。

关键词：橡胶树;产胶;蔗糖代谢;酶活;基因表达

中图分类号：S794.1      文献标识码：A

Enzymatic Activity and Gene Expression of Sucrose-Metabolizing Enzymes in Latex and Bark of Two Hevea Varieties （‘Reyan7-33-97 and ‘PR107）

LIU Xiaodong1， WANG Yiwei1， XIAO Xiaohu2， ZHU Fangyu1， LIU Xing1， MO Chunyan1， FANG Yongjun2， TANG Chaorong1*

1. Natural Rubber Cooperative Innovation Center of Hainan Province & Ministry of Education， China / College of Tropical Crops， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 2. Rubber Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract： In this paper， the activity of sucrose-metabolizing enzymes and expression of relevant genes in two carbon sinks （latex and trunk bark） that are directly involved in rubber production， as well as latex physiological parameters and bark n on-structural carbohydrate （NSC）， were investigated in two Hevea varieties （‘Reyan7-33-97 and ‘PR107） of different rubber productivity during their peak yielding season. Seasonal dynamic change in dry rubber yield was larger in ‘PR107 than in ‘Reyan7-33-97， but both varieties exhibited a peak at late Sept. Latex total solid content， inorganic phosphorus and sucrose were not significantly different between the two varieties， but dry rubber content was significantly higher in ‘Reyan7-33-97 than in ‘PR107. Soluble sugar accounted for more than 80% of the NSC in trunk bark， and the differences in NSC and its component sugars （starch， soluble sugar and reducing sugar） were not significant between the two varieties. In the latex， sucrose synthase （Sus） catalyzed the reaction towards sucrose synthesis， and the activity of alkaline/neutral invertase （NIN） and Sus was not significantly different between the two varieties. In trunk bark， ‘Reyan7-33-97 showed significantly higher NIN activity than ‘PR107， but not significant between the two varieties for the other sucrose-metabolizing enzymes. In the latex， HbSWEET10a was abundantly expressed， and out of the eight sucrose-metabolizing genes examined， it was the only displaying significant differences in expression between the two varieties， with a higher expression in ‘Reyan7-33-97. In trunk bark， of the seven sucrose-metabolizing genes examined， the expressions of HbSus3 and HbCIN2 were significantly higher in ‘PR107 than in ‘Reyan7-33-97， but HbSUT5 expression was lower in ‘PR107. These results obtained here laid a foundation for further exploring the molecular interaction between the regulation of sucrose metabolism and latex regeneration.

Keywords： Hevea; rubber yield; sucrose metabolism; enzyme activity; gene expression

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.10.014

天然橡胶（顺式-1， 4-聚异戊二烯，橡胶烃）是一种重要的工业原料和战略物资，主要来自橡胶树，其优良的综合性能迄今仍无法被合成橡胶完全替代[1]。在橡胶树中，橡胶烃的生物合成是以蔗糖为原料，在特化的乳管（细胞）中合成的，乳管蔗糖代谢调控是影响橡胶产量形成的一个关键因素[2]。橡胶树生产上的收获产品（胶乳）系乳管的细胞质，其主要成分是橡胶烃，主要采自茎干部的树皮;胶乳中的蔗糖来自橡胶树叶片，经过韧皮部介导的长距离运输到达茎干部树皮，再通过韧皮部的卸载和跨膜运输后进入乳管[3]。橡胶树茎干部树皮作为胶乳中蔗糖来源的直接库，研究其非结构性碳水化合物的含量变化和调控，有助于深入探索蔗糖代谢调控与橡胶产量形成的关系。

橡胶树中有关糖代谢的研究较多，特别是乳管蔗糖代谢调控研究。Tup?等[2-5]发现负责胶乳中蔗糖降解的酶是一种中碱性转化酶，该酶活性调控是影响乳管蔗糖代谢和产量形成的一个关键酶。此外，他们发现胶乳蔗糖降解还受蔗糖合成酶的负调控，乙烯刺激后转化酶活性提高而蔗糖合成酶活性降低，加速了乳管蔗糖利用，增加了胶乳产量[6]。笔者团队先后分离鉴定了决定乳管蔗糖吸收和降解的关键基因HbSUT3[7]和HbNIN2[8]，发现它们的表达水平（或酶活）与橡胶产量形成密切相关，胶乳中的主要蔗糖合成酶基因HbSus2和HbSus3在乙烯处理后表达量显著下降[9]，与前人[6]发现蔗糖合成酶活性受乙烯抑制的结果一致;初步研究了橡胶树蔗糖代谢相关基因家族，包括中碱性和酸性转化酶、蔗糖合成酶、糖转运蛋白SWEET等的组织表达特性，鉴定了在胶乳和茎干树皮中高表达的家族基因[9-11]。橡胶树茎干树皮和木质部中的贮藏糖类（主要为淀粉和蔗糖）随采胶强度的增强而含量增加，表明这些贮藏糖类不是一个被动的临时碳库，而是一个与胶乳再生竞争的碳库[12-13]。

‘PR107和热研‘7-33-97是我国植胶区种植面积较大的2个橡胶树品种，关于其品种特性的研究较多[14]。‘PR107是印度尼西亚在1923年选育出的初生代橡胶树无性系，割胶初期产量低，但其干胶含量高、抗逆性强、耐高频割胶和乙烯刺激，割胶后期产量不断增加[15]。我國1950年引入该品种，曾是我国各植胶区的主栽品种之一，目前在海南和云南仍有较大的种植面积。‘热研7-33-97是我国育种工作者以‘RRIM600和‘PR107为亲本选育出的橡胶树优良品种，该品种在割胶初期就表现出较高的产量，对风寒病等逆境的综合抗性较好[16]，目前是海南植胶区种植面积最大的品种。

本研究在测定‘PR107和‘热研7-33-97产胶水平、代谢类型明显差异橡胶树品种胶乳产量季节性变化的基础上，重点比较研究了它们在产胶旺季时胶乳和茎干树皮中蔗糖代谢相关酶的活性和基因表达。

1  材料与方法

1.1  材料

‘热研7-33-97和‘PR107橡胶树来自海南天然橡胶产业集团澄迈红光农场东岭队的2个相邻林段（19°50′11″N，109°55′22″E），每品种选15株健康树，按树围和长势分为3组，每组5棵树为1个实验重复。‘热研7-33-97于2011年定植，2018年开割;‘PR107于2009年定植，2016开割，采用1/2树围1刀/3 d（S/2 d3）不刺激割制。试验时间为2019年，4月末开始割胶，12月25日割最后1刀，割胶周期为8个月，每月下旬选取1刀测产，并采集胶乳和树皮样品进行相关分析。采样的具体日期为：5月24日、6月27日、8月6日（受台风韦帕的影响，原定7月下旬的采样推迟至此）、8月27日、9月25日、10月25日、11月23日和12月25日，共采样8次。

1.2  方法

1.2.1  样品采集与处理  凌晨5：00割胶，弃前20滴胶乳，然后用置于冰浴中的50 mL离心管（DEPC水预先处理）收集胶乳样品30 mL，其后的胶乳滴入胶杯，直至流胶停止，测定胶乳产量。在250 mL三角瓶中混合来自同一实验重复5棵树的胶乳样品（共约150 mL），放置冰上带回实验室进行如下处理：取6 mL用于测定胶乳干胶和总固形物含量;取7 mL用于提取胶乳RNA;取1 mL胶乳，加入9 mL 2.5%（w/V）三氯乙酸，混匀后4 ℃ 12 000 ×g离心10 min，上清液用于蔗糖和无机磷含量测定;取35 mL胶乳，在4 ℃下40 000 ×g离心2 h，取中层澄清的C-乳清，用于转化酶和蔗糖合成酶的活性测定。割胶前撕去割面胶线，收集新割下的树皮，同一实验重复5棵树的树皮装入一个冻存管，液氮中保存，带回实验室进行后续处理。

1.2.2  胶乳生理参数测定  利用差重法测定胶乳的总固形物含量（TSC），乙酸凝固法测定胶乳的干胶含量（DRC）[17]，钼酸铵比色法测定无机磷含量[18]，蒽酮试剂法测定蔗糖含量[19]。

1.2.3  树皮中非结构性碳水化合物含量测定  非结构性碳水化合物（non-structural carbohydrates， NSC）主要包括可溶性糖（如蔗糖、葡萄糖、果糖等）和淀粉。树皮中可溶性糖的提取和测定方法参照前人的方法[12， 20]，并加以改进：树皮经液氮研磨、烘干后取200 mg，加入5 mL 80%乙醇于80 ℃浸提40 min，期间涡旋振荡4次，15 000 ×g离心10 min收集上清，残渣加3 mL 80%乙醇重提1次，合并上清，加蒸馏水定容至10 mL，取1 mL加入活性炭15 mg，40 ℃脱色30 min，15 000 ×g离心5 min，上清即为树皮可溶性糖提取样品;取100 μL样品，加入5 mL硫酸-蒽酮试剂，煮沸10 min，冷却至室温后626 nm处测定光吸收。

还原糖能与3， 5-二硝基水杨酸（DNS）在高温下反应产生棕红色物质，在520 nm处有最大吸收峰。具体参考前人的测定方法[21]，取100 μL样品加入400 μL DNS溶液，煮沸5 min，冷却至室温后14 000 ×g离心3 min，取200 μL上清液液加入酶标板中，520 nm处测取吸光值。橡胶树树皮中的淀粉含量测定使用索莱宝（Solarbio）公司的淀粉含量检测试剂盒，操作步骤按照说明书进行。非结构性碳水化合物单位以1 g干重（dry weight，DW）树皮样品中含有糖的质量（mg）表示，记为mg/g。

1.2.4  胶乳蔗糖代谢相关酶活性测定  在胶乳中，中碱性转化酶（NIN）和蔗糖合成酶（Sus）是决定蔗糖降解的关键酶[8-9]，酶活性测定方法参照前人的方法[4， 22]。

中碱性转化酶（NIN）：将3 μL C-乳清、92 μL反应缓冲液（50 mmol/L HEPES、5 mmol/L Mg2+和1 mmol/L EDTA，pH 7.6）和5 μL底物（2 mol/L蔗糖）分别加入到冰浴上放置的1.5 mL离心管中，混匀后45 ℃水浴1 h（对照组置于冰浴上）。

Sus分解活性：将3 μL C-乳清、90 μL反应缓冲液（50 mmol/L HEPES、5 mmol/L Mg2+和1 mmol/L EDTA，pH 6.5）和7 μL底物（5 μL 2 mol/L蔗糖、2 μL 0.5 mol/L二磷酸尿苷）分别加入到冰浴上放置的1.5 mL离心管，混匀后50 ℃水浴1 h（对照组不加二磷酸尿苷），立即加入900 μL DNS溶液，混匀后沸水浴5 min，按照文献[22]的方法测定反应混合物中产生的还原糖含量。NIN和Sus分解活性均以1 mg C-乳清蛋白在1 h内降解蔗糖产生的还原糖μmol数（U）表示，记为μmol/（mg·h）。

Sus合成活性：将3 μL C-乳清、91 μL反应缓冲液（50 mmol/L HEPES、5 mmol/L Mg2+和1 mmol/L EDTA，pH8.5）和6 μL底物（4 μL 1 mol/L蔗糖、2 μL 0.5 mol/L尿苷二磷酸葡萄糖）分别加入到冰浴上放置的1.5 mL离心管，混匀后60 ℃水浴1 h（对照组不加尿苷二磷酸葡萄糖），立即加入100 μL 1 mol/L NaOH，沸水浴10 min终止反应（同时水解未反应的单糖），冰水上冷却，加入250 ?L 0.1% （w/V）間苯二酚（用95%乙醇配置）和750 μL浓HCl，混匀后80 ℃水浴10 min，按照文献[22]的方法测定反应混合物中产生的蔗糖含量。酶活性以1 mg C-乳清蛋白在1 h内合成的蔗糖μmol数（U）表示。

橡胶树不同蔗糖代谢酶的酶活性受温度影响大[23]，以上测定均是在相应酶的最适酶活温度[8， 23]下测定的。同时，根据9月份试验地橡胶树茎干树皮部位的温度测定结果，测定30 ℃的相关酶活作为生理温度酶活。

1.2.5  树皮中蔗糖代谢相关酶的提取与活性测定  在树皮中，中碱性转化酶（NIN）、液泡转化酶（VIN）和蔗糖合成酶（Sus）是蔗糖代谢途径中的关键酶[23-24]。粗酶液提取及测定方法参照前人的方法[22， 24-26]，并加以改进。称取1 g树皮，加液氮研磨后，加入4 mL提前预冷的可溶性酶提取液（50 mmol/L HEPES-NaOH、1 mmol/L EDTA、5 mmol/L Mg2+和10 mmol/L β-巯基乙醇，pH 7.0），冰上提取40 min，期间振荡3～5次，15 000 ×g 4 ℃离心15 min取上清，0.45 ?m过滤器过滤，Sephadex G25柱脱糖，即为用于酶活测定的粗酶液。

NIN活性测定：取30 μL粗酶液、65 μL反应缓冲液（50 mmol/L HEPES、5 mmol/L Mg2+和1 mmol/L EDTA，pH 8.0）和5 μL底物（2 mol/L蔗糖）分别加入到冰浴上放置的1.5 mL离心管，混匀后45 ℃或30 ℃水浴1 h（对照组置于冰浴上）。

VIN活性测定：取30 μL粗酶液、65 μL反应缓冲液（50 mmol/L HEPES、5 mmol/L Mg2+和1 mmol/L EDTA，pH 4.5）和5 μL底物（2 mol/L蔗糖）分别加入到冰浴上放置的1.5 mL离心管，混匀后65 ℃或30 ℃水浴1 h（对照组置于冰浴上）。

Sus分解活性测定：将30 μL粗酶液、63 μL反应缓冲液（50 mmol/L HEPES、5 mmol/L Mg2+和1 mmol/L EDTA，pH 6.5）和7 μL底物（5 μL 2 mol/L蔗糖、2 μL 0.5 mol/L二磷酸尿苷）分别加入1.5 mL离心管，混匀后50 ℃或30 ℃水浴1 h（对照组不加二磷酸尿苷）。

Sus合成活性测定：将30 μL粗酶液、64 μL反应缓冲液（50 mmol/L HEPES、5 mmol/L Mg2+和1 mmol/L EDTA，pH 8.5）和6 μL底物（4 μL 1 mol/L蔗糖、2 μL 0.5 mol/L尿苷二磷酸葡萄糖）分别加入1.5 mL离心管，混匀后60 ℃或30 ℃水浴1 h（对照组不加尿苷二磷酸葡萄糖）;反应产物测定及酶活计算方法均与胶乳中相应酶活测定相同。

1.2.6  蔗糖代谢关键基因的实时定量RT-PCR表达分析  橡胶树胶乳RNA提取方法参照前人的方法[27];树皮RNA提取利用百泰克（BioTeke）的通用植物总RNA快速提取试剂盒。cDNA第一条链合成使用TaKaRa公司反转录试剂盒。通过检索中国热带农业科学院橡胶研究所建立的橡胶树基因组和转录组数据库（Hevea DB），获得目的基因包含完整读码框的cDNA全长序列，利用Primer Premier 5.0进行设计荧光定量PCR引物，根据Li等[28]的研究选用YLS8基因作为胶乳组织基因表达分析的内参基因，UBC2a基因作为树皮组织基因表达分析的内参基因。目的基因及内参基因的荧光定量分析引物见表1。

1.3  气象因子观测记录

实验地区的温度、湿度、降水量等气象因子通过中国天气网公布数据查询。

1.4  数据处理

采用Excel、SPSS 20.0和GraphPad Prism 8.0软件对实验数据进行计算、分析和作图。本研究中实验数据经检验均符合正态分布，利用Pearson相关分析法计算其相关性;利用单因素变量方差分析（ANOVA）计算其差异性。

2  结果与分析

2.1  干胶产量的季节变化

‘热研7-33-97和‘PR107品种的株次（单株单次割胶）干胶产量均呈现明显的季节性变动（图1A），变异系数分别为21%和33%，表明‘PR107产量的季节性变化明显更大一些。本试验中‘热研7-33-97品种的树龄和割龄均比‘PR107晚2年，但其年均株次干胶产量（43 g）仍高于后者（36 g）;2个品种均在6月末出现第1个产胶低谷，这与橡胶树此时正处于第2蓬叶的抽叶旺盛期、胶乳再生受抑制有关;‘热研7-33-97的产量峰值出现在9月25日（64 g），而‘PR107先后在8月6日（53 g）和9月25日（52 g）出现2个产胶高峰，9月25日之后2个品种的橡胶产量均呈现明显的下降趋势，在12月25日出现第2个产胶低谷。以下研究均以9月25日采集的膠乳和树皮为材料，相关结果可反映这2个橡胶树品种在产胶旺季时相关组织蔗糖代谢的生理生化与分子差异。

试验地2019年的年总降雨量为1721 mm，受7号台风韦帕（Wipha）影响，7月末到8月初的降雨量占全年降雨量的22%，其中8月1日1天的降水量就达到284 mm，‘PR107第1个产胶高峰就出现在台风过后的第1次割胶（8月6日）。但是，台风不仅造成试验地区的大量降水，同时也造成橡胶树断枝受伤和较长时间的停割休养，因此‘PR107这个产量高峰可能是短期外界气候条件突变所致，而非橡胶树进入产胶旺季（图1B～图1C）。

2.2  胶乳生理参数及树皮非结构性碳水化合物含量

从图2A可见，在产胶高峰期，‘热研7-33-97的TSC（45.9%）低于‘PR107的（46.8%），但其DRC（40.0%）却显著高于后者（36.4%），表明‘热研7-33-97的橡胶烃合成能力强于‘PR107。

从图2B可见，在产胶高峰期，‘热研7-33-97和‘PR107的蔗糖含量分别为4.2 mmol/L和5.2 mmol/L，差异不显著;整体而言，2个品种的胶乳蔗糖含量较低，且研究结果显示（表2），胶乳中蔗糖含量与干胶产量呈显著负相关，说明在产胶旺季胶乳再生导致蔗糖消耗量增大。

从图2C可见，在产量高峰期，‘热研7-33-97胶乳的无机磷含量（22.6 mmol/L）显著低于‘PR107（24.7 mmol/L）。

从图3A可见，‘热研7-33-97树皮NSC含量（32.2 mg/g）与‘PR107的（33.2 mg/g）相近，主要成分均为可溶性糖（其中约1/3为还原性糖），占82%～83%，其余为淀粉（占17%～18%）; 统计分析显示，2个品种间的NSC、淀粉、可溶性糖和还原性糖含量均无显著差异（P>0.05）。

2.3  胶乳和树皮蔗糖代谢相关酶的活性

从图2D～图2F可知，不管在最适温度或是生理温度下，2个品种胶乳中的NIN酶活都比SSC和SSS高。在最适温度下胶乳NIN的酶活与胶乳蔗糖含量呈负相关（相关系数R=–0.303），与干胶产量呈正相关（R=0.761），而SSC的酶活与胶乳蔗糖含量呈正相关（R=0.257），但相关性均未达显著水平。在最适温度下，2个品种Sus的蔗糖分解活性均大于其合成活性，但生理温度下的蔗糖分解活性却显著低于合成活性，说明在产胶旺季胶乳中Sus催化活性主要朝着蔗糖合成方向。统计分析显示，胶乳中蔗糖代谢途径同种类型酶的酶活，不论在最适温度或是生理温度下在2个品种间的差异均不显著。

从图3B～图3C可知，在树皮中除‘热研7-33- 97的SSS外，其他蔗糖代谢酶在最适温度下的酶活均显著高于其生理温度酶活，其中VIN最适温度酶活为生理温度的10倍以上;在最适温度下，树皮中VIN酶活显著高于其他类型的蔗糖代谢酶，但在生理温度下不同类型蔗糖代谢酶的活性相近。统计分析显示，仅NIN的生理温度酶活性（‘热研7-33-97>‘PR107）和SSC的最适温度酶活性（‘PR107>‘热研7-33-97）在2个品种间存在显著差异（P<0.05）。

2.4  胶乳和树皮蔗糖代谢相关基因的表达

从图4A可见，胶乳中HbNIN2表达量显著高于其他2个NIN（HbNIN3与HbNIN5）及1个Sus（HbSus3）基因，同时HbNIN2的表达量与胶乳NIN酶活呈正相关（R=0.363），而HbNIN3和HbNIN5的表达量与胶乳NIN酶活呈负相关（R分别为–0.125和–0.288）。决定乳管蔗糖吸收的主要基因HbSUT3的表达量显著高于定位于液泡（胶乳中为黄色体）的HbSUT5基因，而胶乳中特异表达的糖转运蛋白基因HbSWEET10a的表达量更高，并且HbSUT3和HbSWEET10a的表达量都与胶乳产量呈正相关（R分别为0.695和0.662），  而另一个胶乳特异表达SWEET基因HbSWEET16b的表达量较低，与胶乳产量的相关性也较低（R= 0.280）。统计分析显示，在所比较的8个乳管蔗糖代谢相关基因中，只有HbSWEET10a在胶乳中的表达在2个橡胶树品种间存在显著差异，并且表达水平与品种的产胶水平一致（‘热研7-33-97> ‘PR107）。

从图4B可见，树皮中细胞壁转化酶基因HbCIN2和蔗糖合成酶基因HbSus3和HbSus4的表达量显著高于中碱性转化酶基因HbNIN2和酸性转化酶基因HbVIN2，并且相关性分析显示HbCIN2在树皮中的表达量与树皮中还原性糖含量呈显著正相关（R=0.911，P<0.05），表明细胞壁转化酶可能是树皮中负责蔗糖降解的关键酶。糖转运蛋白基因HbSWEET1a表达量显著高于蔗糖转运蛋白基因HbSUT5，表明HbSWEET1a基因可能是参与树皮蔗糖转运的重要基因。统计分析显示，仅有3个基因（HbCIN2、HbSus3和HbSUT5）的表达在2个橡胶树品种间存在显著差异，其中HbCIN2和HbSus3在‘PR107中的表达高于‘热研7-33-97，而HbSUT5在‘热研7-33-97中的表达高于‘PR107。

3  讨论

本研究发现，2个橡胶树品种（‘热研7-33-97和‘PR107）的干胶产量呈现相似的季节性变化趋势，分别在6月末和12月末出现一个产胶低谷，在9月末出现一个产胶高峰，但‘热研7-33-97全年仅有这一个产胶高峰，而‘PR107在8月初出现另一个产胶高峰，可能是短期外界气候条件影响所致。除7、11、12月份外，‘热研7-33-97的干胶产量都高于‘PR107，并且‘热研7-33-97的树龄和割龄还较‘PR107晚2年，显示‘热研7-33-97的产胶能力明显优于‘PR107，反映了品種间的产胶水平差异[16， 29-30]，这与本课题组前期的结果一致[29， 31]。结合试验地区2019年的气象因子（气温和降水）记录，结果发现降水量对2个品种胶乳产量的季节性变动影响要大于气温，其中‘PR107受影响尤为明显，可能与其TSC较高排胶相对困难有关。胶乳生理参数反映橡胶树乳管系统的代谢状况和产胶潜力[31-33]，TSC能反映胶乳粘性和胶乳再生能力，过高或过低都会影响胶乳产量[33]。蔗糖是橡胶烃生物合成的原料，胶乳中蔗糖供给能力是影响橡胶产量和胶乳再生的重要因素[32]。在正常割胶的健康橡胶树中，胶乳中蔗糖含量高意味着蔗糖供应充足且橡胶树的产胶潜力较高[33]。橡胶树树皮中的NSC是胶乳再生最直接的碳库[13， 34]，其中可溶性糖为随时可被利用的碳源，而淀粉则作为一种局部缓冲用碳水化合物。通过对产胶旺季的胶乳生理参数测定，发现PR107胶乳的蔗糖含量、TSC和无机磷含量高于‘热研7-33-97，但‘热研7-33-97的DRC和干胶产量却要高于‘PR107，进一步说明‘热研7-33-97的胶乳再生能力优于‘PR107。胶乳再生消耗的大量碳水化合物主要来自最近的碳库（树皮）[35]，但‘热研7-33-97树皮中的NSC及其相关糖类含量与‘PR107相比均无显著差异，可能反映2个品种树皮具有相近的NSC代谢能力。本研究测定的胶乳蔗糖含量显著低于我们前期的研究结果[31， 36]，推测可能与试验地区的植胶环境欠佳（接近海南最北端，逆境胁迫较为严重）及胶园管理不足有关。

在橡胶树乳管中，蔗糖降解成单糖是其用于橡胶生物合成和胶乳再生的关键第一步。胶乳中蔗糖降解主要依赖中碱性转化酶（NIN），而蔗糖合成酶（Sus）在胶乳生理pH范围（6.5～7.3）内主要表现为蔗糖合成活性[3， 6]。乳管中的蔗糖直接来自其周围的树皮组织[23]，但有关橡胶树树皮中蔗糖代谢相关酶的研究很少。本研究改进形成了一套适于橡胶树树皮蛋白提取和蔗糖代谢相关酶活性测定的实验体系，在此基础上首次系统比较了2个橡胶树主栽品种产胶旺季时胶乳和茎干树皮中蔗糖代谢相关的酶活和基因表达水平。研究不仅测定了相关酶的最适温度活性（主要反映胶乳和树皮中相关酶的相对含量），同时根据采样地区环境温度和橡胶树茎干树皮温度的季节性变化，将30 ℃测定的酶活作为相关酶的生理温度酶活。发现除树皮中蔗糖合成酶的蔗糖合成活性（SSS）外，其他蔗糖代谢相关酶的生理温度酶活性和最适温度酶活性都存在显著差异，说明温度对酶活性影响较大，这与前期的研究结果[23]一致。建议今后在测定橡胶树胶乳或树皮相关酶活时应以生理温度下的测定为主，这反映在立地环境下相关酶的催化活性。在生理温度下，‘热研7-33-97树皮中的中碱性转化酶活性显著高于‘PR107，但在胶乳中2个品种中碱性转化酶活性的差异不显著，这与我们以往的研究结果不同[8， 31]。

橡胶树中有关SWEET基因家族的研究较少[11]，在胶乳中，比较了所有已报道的乳管蔗糖代谢相关基因在2个橡胶树品种中的表达水平，这些基因包括参与乳管蔗糖降解的NIN基因HbNIN2、HbNIN3和HbNIN5[8， 10]以及蔗糖合成酶基因HbSus3[9]，参与乳管蔗糖吸收的SUT基因HbSUT3[7]和HbSUT5[37]以及SWEET基因HbSWEET10a和HbSWEET16a[11]。本研究发现胶乳特异高表达的HbSWEET10a基因在2个品种间的表达存在显著差异（‘热研7-33-97>‘PR107），并且是所分析的8个蔗糖代谢相关基因中唯一一个在品种间存在显著差异的基因，说明SWEET基因可能在橡胶树乳管蔗糖或糖的吸收调控上发挥重要作用，为今后相关领域研究提供了新方向。在树皮中，所测定的7个蔗糖代谢相关基因中，有3个基因（HbCIN2、HbSus3和HbSUT5）的表达在2个品种间存在显著差异，其中‘PR107品种HbCIN2基因的表达水平比‘热研7-33-97高近10倍，值得深入研究。

本研究是在气候因子、橡胶树树围、割制、割胶技术和胶园管理水平基本一致的条件下，对2个橡胶树品种胶乳和树皮产胶相关生理生化参数、蔗糖代谢相关酶活性和关键基因表达的综合研究，有助于深入了解胶乳再生过程中糖代谢相关的生理生化与分子机制，研究中新发现的品种间差异表达基因为今后橡胶树高产分子育种和胶乳产量调控技术研发提供了新思路。需要指出的是，由于本研究中2个橡胶树品种的树龄与割龄都不同，实验样本量较少，以及实验期间试验地区的气候条件变化剧烈等原因，部分研究结果与以往的报道存在明显差异[7-9， 29-31]，今后需要进行更深入的研究，以期揭示这2个橡胶树品种产胶能力季节性变化的规律及其内在机制。

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責任编辑：黄东杰