橡胶粒子在天然橡胶前体生物合成过程中的作用

天然橡胶主要来自巴西橡胶树。已知橡胶生物合成是一个有许多蛋白参与的复杂过程，但对于这些蛋白在细胞和分子水平上如何组装成一个高效的代谢通道，目前知道得还很少。过去一直认为天然橡胶的直接前体异戊二烯焦磷酸酯在乳管细胞质（C-乳清）中合成，而仅仅橡胶烃分子的延伸过程才由橡胶粒子承担，两者在细胞中合成的位置是完全分开的。根据我们前期关于橡胶粒子的蛋白质组学研究结果及最近发表的一些研究资料，我们推测天然橡胶前体合成过程中的主要酶类应该都在橡胶粒子膜上，橡胶粒子可能是一个更加复杂有效的橡胶生物合成机器。本项目采用蛋白质组学、生化与分子生物学及细胞生物学相关研究技术，从橡胶粒子中鉴定大部分橡胶前体生物合成的关键酶，并分析其活性以及乙烯利和茉莉酸对这些蛋白质含量和基因表达的影响，基本阐明橡胶粒子在橡胶前体合成中的功能，为揭示天然橡胶生物合成的调控机制打下基础，为橡胶树遗传改良和提高采胶生产提供理论依据。

天然橡胶（多聚异戊二烯）由巴西橡胶树的乳管细胞合成，是一个有许多酶和蛋白参与的复杂过程，但对于这些蛋白在细胞和分子水平如何调控代谢途径目前还知道得很少。过去一直认为天然橡胶的直接前体异戊二烯焦磷酸酯在乳管细胞质（C-乳清）中合成，而仅仅橡胶烃分子的延伸过程才由橡胶粒子承担，两者在细胞中合成的位置是完全分开的。本项目收集之前研究中忽略的橡胶粒子洗脱液并通过改进的BPP提取方法获得可用于研究的蛋白样品，经双向电泳分离和质谱鉴定后，发现很多之前认为并不存在于橡胶粒子上的蛋白质，这些蛋白质可能通过氢键或范德华力与橡胶粒子膜结合调控天然橡胶合成。同时我们通过差异荧光双向电泳（DIGE）分离比较乙烯利处理不同时间的橡胶粒子膜蛋白，发现某些参与天然橡胶合成途径的蛋白或酶类在乙烯利处理48小时与96小时差异表达，并且处理时间不同表达差异发生某些变化，该结果印证了我们的推测：天然橡胶前体合成过程中的主要酶类应该都存在于橡胶粒子膜上，橡胶粒子可能是一个更加复杂有效的橡胶生物合成机器。本项目进一步通过乙烯利处理不同时间胶乳Semi-quantitative PCR与蛋白Western Blot实验检测差异蛋白基因表达水平及在不同发育阶段橡胶粒子膜上蛋白表达水平。本项目研究结果为阐明橡胶粒子在橡胶前体合成中的功能，揭示天然橡胶生物合成的调控机制打下基础，为橡胶树遗传改良和提高采胶生产提供理论依据。