HbSIP2调节橡胶生物合成的功能鉴定及分子机理研究

One molecule pyrophosphate is released in each extending a preny in rubber biosynthesis. Excess pyrophosphate will eventually inhibit rubber biosynthesis. Pyrophosphate hydrolysised by pyrophosphatase timely has an important role in regulating rubber biosynthesis and rubber production. In our previous study, three soluble inorganic pyrophosphatase genes were isolated, and HbSIP2 may have important function in regulating rubber biosynthesis. this project will further identify the function of HbSIP2 and research the mechanism of HbSIP2 regulating rubber biosynthesis. The implementation of the project will contribute to the understanding of the molecular regulation mechanism of rubber biosynthesis, will provide theoretical guidance for regulation of natural rubber biosynthesis through biotechnology and the development of new latex stimulant,which has an important theoretical significance and application prospects.

橡胶生物合成过程中，每延伸1个异戊二烯基，就要释放1分子焦磷酸，过多的焦磷酸会抑制橡胶的生物合成，焦磷酸酶对焦磷酸的及时水解，对橡胶的生物合成和橡胶产量具有重要的调控作用。在先前的研究中分离获得3个可溶性无机焦磷酸酶基因，初步研究发现HbSIP2可能具有调控橡胶生物合成的重要功能。本项目在此基础上拟对HbSIP2的功能进一步鉴定，对HbSIP2调控橡胶生物合成的机制进行研究。项目的实施，将有助于了解橡胶生物合成的分子调控机理，将为进一步通过生物技术调节天然橡胶生物合成及新型胶乳刺激剂的研制提供理论指导，具有重要的理论意义和应用前景。

可溶性无机焦磷酸酶（SIP）对橡胶的生物合成和橡胶产量具有重要的调控作用，但相关机理并不清楚。本项目研究显示，橡胶树基因组存在8个SIP基因（HbSIP1–8），其中HbSIP2是调控橡胶生物合成的关键基因。转基因分析表明HbSIP2具有水解焦磷酸的功能，体外功能分析显示HbSIP2对橡胶生物合成具有促进作用。HbSIP2在大肠杆菌中过表达并获得纯化的蛋白，纯化的蛋白具有水解PPi的活性，且活性依赖Mg2+的存在。分离了1482 bp 的HbSIP2启动子序列，该序列含有应答激素和胁迫信号元件及转录因子结合元件；通过酵母单杂交和烟草原生质体瞬时转化实验证实说明HbWRKY能够正调控HbSIP2基因的表达。通过酵母双杂交初步筛选获得与HbSIP2互作的蛋白20个，这些蛋白涉及蛋白合成、蛋白修饰与活性调节、胶乳基础代谢、橡胶生物合成、物质转运及信号转导等过程。双分子荧光互补实验进一步证实HbSIP2能与橡胶延伸因子互作。此外，对其他两个SIP基因HbSIP1和HbSIP3的表达和生化特征进行了研究；并对与HbSIPs互作的相关蛋白基因如泛素结合酶基因HbUBC5、橡胶素前体的基因HbHEV3、ACC 合酶基因和H+-ATPase基因也进行了初步的研究。这些研究结果将有助于了解橡胶生物合成的分子调控机理，将为进一步通过生物技术调节天然橡胶生物合成及新型胶乳刺激剂的研制提供理论指导，具有重要的理论意义和应用前景。