刘进平教授最新综述：乙烯刺激橡胶树增产分子机制

2016年8月20日，海南大学校农学院海南省热带生物资源可持续利用重点实验室刘进平教授在国际著名的科技出版集团斯普林格-自然旗下的树木专业期刊《Trees》上发表综述文章《Molecular mechanism underlying ethylene stimulation of latex production in rubber tree (Hevea brasiliensis)》。

巴西橡胶树作为重要工业原料天然橡胶的最主要来源，是热带地区重要的经济作物。自20世纪60年代起，发现利用乙烯利（乙烯的释放剂）刺激可促使橡胶树的胶乳产量提高1.5~2 倍，因此与乙烯利刺激相配套的割胶技术广泛应用于世界主要产胶国的天然橡胶生产，被誉为天然橡胶产业的技术革命。乙烯利刺激割胶技术于1971年传到我国，极大地促进了我国天然橡胶的生产。

但是，由于巴西橡胶树作为多年生木本植物本身难以研究，以及研究手段的限制，一直未能揭示乙烯刺激橡胶树增产分子机制。随着基因组学、转录组学和蛋白组学的出现，这些研究技术近年来在破译乙烯刺激橡胶树增产分子机制取得较大进展。在此基础上，刘进平教授提出了一个综合模型，来解释乙烯刺激橡胶树增产的分子机制。

乙烯刺激后，通过乙烯信号转导途径及与其它激素（如BR、GA、生长素等）的信号转导途径互作，将刺激信号通过转录级联传递到下游的靶基因。乙烯的影响主要在促进胶乳再生和胶乳流动方面发挥作用，此外，还可能通过活性氧（ROS）的产生和清除来维持细胞的正常功能。在胶乳再生方面，乙烯刺激橡胶树胶乳增产的主要原因是促使糖酵解途径加速运行，以提供充足的IPP和天然橡胶生物合成前体，同时抑制乙酰辅酶A流向酒精合成，但不是影响橡胶生物合成途径本身。

树皮碳固定（加尔文循环）通量提高也可能是促进胶乳再生的一个原因。乙烯的对胶乳再生的其他影响还包括乙烯促进蔗糖和己糖转运蛋白表达、促进对橡胶分子合成有重要作用的小橡胶粒子（SRP）的产生等。在胶乳流动方面，乙烯可能通过下调几丁质代谢相关酶如几丁质酶和葡聚糖酶的表达，及促进Hev b 7-like protein的产生来防止橡胶粒子凝集，或者影响细胞质骨架相关蛋白产生，上调水通道蛋白来防止胶乳凝结。

原文摘要：

Molecular mechanism underlying ethylene stimulation of latex production in rubber tree (Hevea brasiliensis)

Rubber tree (Hevea brasiliensis) is currently the only commercial sources of natural rubber which is an important industrial material. Application of ethephon (an ethylene generator) has been a measure extensively adopted in worldwide rubber plantations to increase the productivity of rubber tree since the 1960s. In the recent years, adoption of genomic, transcriptomic, and proteomic approaches has brought great progress in understanding the mechanism of ethylene stimulation of latex yield. In this review, an update on the molecular mechanism of ethylene stimulation of latex production in H. brasiliensis is presented. Ethylene stimulation can be roughly ascribed to the acceleration of latex regeneration and the prolongation of the flow of latex. The relevant biochemical pathways and processes are comprehensively reviewed. The possibility that the limiting factors of the biosynthesis of rubber identified in bark glycolysis and photosynthetic carbon fixation can be utilized in molecular diagnostic and genetic engineering for rubber high-yielding variety improvement is discussed. Unsolved problems of the ethylene stimulation and a major challenge to understand the regulatory mechanism of the ethylene stimulation are also indicated.