天然橡胶生物合成调控的蛋白质机制及橡胶草蛋白质组研究计划研究进展 ... ...

图注：A, 橡胶草主根蛋白质组可视化表达谱及鉴定蛋白；B, 橡胶草胶乳蛋白表达谱（基于双向胶和非胶技术）鉴定结果；C, 转100号蛋白家族关键成员基因，极显著提高橡胶草生物量和抗逆性；D, 转300号蛋白家族关键成员基因，极显著提高橡胶草根部含胶量，并促进开花期明显提前。

天然橡胶是重要的国防战略物资和工农业原料，由产胶植物乳管细胞中橡胶粒子合成。橡胶草（Taraxacum kok-saghyz）是新疆特色资源植物，称为俄罗斯蒲公英，为菊科莴苣族蒲公英属多年生宿根草本植物，原产于哈萨克斯坦与我国新疆天山山脉伊犁河谷地区。最早于1931年在哈萨克斯坦和我国交接的天山山脉发现并引种培育。从橡胶草根部提取的橡胶与巴西橡胶树橡胶的结构和性能相似。橡胶草作为代表性的产胶植物，具有生长周期短，不会与粮争地，适种范围广，适合机械化收割等明显优势，是非常有前景的天然橡胶补充作物，在我国新疆，东北和内蒙古等北方地区具有巨大的应用前景。我们前期橡胶树胶乳蛋白质组研究发现，天然橡胶合成调控主要通过蛋白质进行，橡胶草根部胶乳合成调控的蛋白质机制也类似。橡胶草基因组测序工作于2018年初正式公布，组装了1.29G的基因组序列，预测了46,731个蛋白编码基因，为我们深入研究橡胶草蛋白质组计划奠定了良好基础。

我们选取新疆橡胶草24个不同组织材料，提取蛋白，进行基于2-DE的可视化蛋白质组和基于液质联用的高通量质谱蛋白质组技术，展开了橡胶草全谱蛋白质组研究计划，并选取不同品系的橡胶草胶乳，主根和成熟叶片，进行比较蛋白质组研究。目前，已经对 14个组织进行了双向电泳和蛋白质谱鉴定，目前已成功鉴定7500个蛋白点。通过利用不同厂家的高通量质谱仪器，比较了橡胶草根发育不同时期的蛋白质组表达情况，利用热电Lumos质谱，鉴定蛋白了16216个蛋白；利用AB 6600质谱，鉴定到16856个蛋白质。我们进而选取了部分蛋白家族的关键成员，将其基因过表达到橡胶草中，获得了生长状态更好，生物量更大，含胶量显著提高，开花期提前的橡胶草转基因植株，为后期深入解析蛋白质在橡胶草天然橡胶生物合成中的具体作用和推广利用转基因新型橡胶草，打下了一定的研究基础。随着橡胶草蛋白质组计划的进行，必将积累海量的橡胶草蛋白质组数据，深入的数据分析将有助于发掘橡胶草根部参与天然橡胶合成的关键基因和蛋白，在此基础上，通过转基因和基因编辑技术，对目前高产的橡胶草进行进一步的遗传改良，将有望获得更加高产优质的遗传改良橡胶草新品种，并在我国东北，新疆和内蒙古等广大北方和边疆地区推广应用，有可能取得巨大的经济效益和不可估量的国防社会效益。