橡膠草天然橡膠增產研究獲進展

　　天然橡膠是重要的工業原料，其生產區域受地理氣候條件嚴重限制。橡膠草是極具潛力的產膠替代植物，其根部合成的橡膠與橡膠樹橡膠理化性質相近。然而野生橡膠草橡膠含量偏低，嚴重制約了其產業化應用進程。

　　近日，中國科學院遺傳與發育生物學研究所等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。研究證實了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。

　　研究通過對120余份橡膠草及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，發現大多數寡糖，包括菊糖合成中間體，與橡膠含量呈顯著負相關。研究表明，抑制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，僅有蔗糖被轉運到乳管細胞中，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。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的變化，表明橡膠高產與植物生長之間存在代謝權衡效應。

　　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，為發展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和技術方向。

　　相關研究成果發表在Journal of Genetics and Genomics上。研究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、中國科學院戰略性先導科技專項等的支持。