陜西
天然橡膠(Natural rubber, NR) 作為戰略物資，是輪胎、醫療器械和國防工業中不可替代的原料，目前幾乎全部來源于熱帶橡膠樹，生產區域受地理氣候條件嚴重限制。橡膠草(Taraxacum kok-saghyz, TKS) 根部合成的橡膠與橡膠樹橡膠理化性質相近，是極具潛力的產膠替代植物，然而野生橡膠草的橡膠含量偏低，嚴重制約了其產業化應用進程。
近日，Journal of Genetics and Genomics在線發表中國科學院遺傳與發育生物學研究所/崖州灣國家實驗室李家洋研究員團隊題為“Metabolic reprogramming of sucrose flux boosts natural rubber in Taraxacum kok-saghyz”的研究論文。該研究揭示了蔗糖在橡膠合成與菊糖儲存之間的競爭性分配機制，發現抑制菊糖關鍵限速酶基因1-SST可顯著打破這一平衡，將橡膠含量提升至近30%，為實現橡膠草高產育種提供了直接的代謝工程策略。
研究人員通過對120余份橡膠草及其近緣普通蒲公英種質進行系統分析，選取橡膠含量存在顯著差異的6份核心種質進行膠乳代謝組檢測，發現包括菊糖合成中間體 (1,1-kestotetraose) 在內的大多數寡糖 (oligosaccharides)，與橡膠含量呈顯著負相關。抑制菊糖合成的初始限速酶基因1-SST后，溫室種植3個月的橡膠草根部菊糖含量從野生型的40%降至3%以下，而橡膠含量則升高至12.9%–26.5%，最高達到野生型 (6.5%) 的4倍以上。研究還發現抑制1-SST導致多種糖在根部顯著積累，僅有蔗糖被轉運至乳管細胞中，同時橡膠合成關鍵基因CPT、CPTL1和REF的表達被激活，從而促進天然橡膠快速積累。值得注意的是，這種劇烈的代謝重編程引發了對生長的“碳饑餓”效應，導致根系生物量下降、防御相關次生代謝物廣泛積累及植物激素水平變化，表明橡膠高產與植物生長之間存在代謝權衡效應。
蔗糖代謝重編程實現橡膠草根部天然橡膠大幅增產的代謝網絡
綜上所述，該研究揭示了橡膠草根部碳源分配調控天然橡膠產量的代謝網絡，確立了1-SST作為調控橡膠產量的關鍵代謝開關，為培育適合我國溫帶地區種植的新型天然橡膠作物提供了理論依據與技術方向。
作者簡介
中國科學院遺傳與發育生物學研究所博士后范秀麗、助理研究員陳慶文、副研究員宋曉光與工作人員寇立泉為論文共同第一作者，徐霞副研究員為通訊作者。中國科學院遺傳與發育生物學研究所/崖州灣國家實驗室李家洋研究員對該研究進行了重要指導。相關工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科協青年人才托舉工程及中國科學院戰略性先導科技專項等資助。
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
