巴西橡胶树(简称橡胶树)是当前世界上天然橡胶最为主要的来源。次生乳管是树皮次生韧皮部中一种特化的组织,是合成和贮存天然橡胶的主要场所。次生乳管的数量是影响天然橡胶产量的关键因素之一,而乳管内的胶乳代谢能力与胶乳的再生密切相关。一直以来,人们对橡胶树的树皮结构和乳管内的胶乳代谢非常重视,进行了广泛的相关研究。橡胶树死皮,即乳管细胞丧失部分或全部的产排胶能力,其症状表现为割线排胶减少甚至是完全停止排胶,因而严重影响橡胶树的产胶能力,缩短橡胶树的经济寿命,因此探索死皮病的发生机理并寻求解决办法已成为当务之急。目前,对于橡胶树死皮病发生的成因存在多种不同的观点,人们主要从病理学、生理学和组织学等方面对死皮病的机理进行了研究,但目前仍没有形成统一的意见。本文采用细胞学、生物化学和分子生物学相关技术,比较研究了巴西橡胶树RY7-33-97的健康树和不同级别死皮树的树皮结构、胶乳代谢相关基因表达和胶乳橡胶合成效率方面的差异,探寻橡胶树死皮发生过程中的关键生理生化以及结构变化,旨在为最终阐明死皮病发生的机理奠定基础,也为死皮病发生的早期鉴定、预测提供依据。本研究主要结果如下:1、健康树树干中次生乳管列排列整齐,经碘-溴染色后为深棕褐色,基本无膨大乳管出现;水囊皮中的筛管直径较大,达40 μm左右:石细胞团最早主要出现在砂皮内层,黄皮层仅有零星的石细胞。与健康树相比,死皮树的树皮结构发生了明显变化,随着死皮程度的增加,膨大乳管数量增多并且逐步内移,从最早出现在砂皮层深入至水囊皮,乳管染色浅,成为黄色甚至中空;乳管排列逐渐紊乱,不易统计列数。筛管的直径也明显减小;石细胞形成的位置明显内移,在五级死皮树中可深达形成层附近。2、健康树中红褐色单宁分布稀疏;死皮树中随着死皮程度的增加,单宁细胞的密度明显越大,并且逐步内移分布,甚至形成层区域也能积累单宁。单宁的增多与橡胶树增强自身保护有关。3、健康树割胶后在割口处乳管中有大量纤维状蛋白质网的积累;死皮树割口非正常排胶部位的乳管中蛋白质积累较少甚至没有,并且是以絮状的不连续的蛋白质物质形式存在。4、对20个候选内参基因在胶乳样品中的表达稳定性分析,结果表明:UBC2a、UBC2b、eif2在健康树中是较为稳定的内参基因;UBC3、eifAb和UBC2b在三级死皮树中是较稳定的基因。选择胶乳代谢基因HbDXS1、HbHMGS2和HbNIN3对候选的内参基因验证,筛选出适合本研究内参基因为UBC2b。5、在62个胶乳代谢相关基因中,与防御、抗逆有关的基因普遍随死皮程度增加而上调表达。在9月和1月两个不同的季节基因变化规律基本一致的约有1 5个,其中 9 个基因HbGluc、HbHevein、HbAPX1、HbCuZnSOD、HbRBOHA、HbRBOHB、HbPIP2;5、HbPIP2;7、HbER T2在不同季节都表现出随死皮程度增加明显上调(P<0.01);而 Hb44KD、HbChit、HbMYC1、HbHRT2、HbREF、HbSRPP 这 6 个基因在不同季节都表现出随死皮程度增加逐步下调表达。6、不同割胶刀次基因表达也存在明显差异,第一刀通常基因表达高,随后随着刀次的增加,大部分基因表达明显下降;仅HbPK、HbSAMS、HbCOI1与之呈相反趋势。与乙烯和茉莉酸激素代谢有关的基因在不同刀次间维持较高表达水平的基因占比较大,可能与这两种激素都是与植物的衰老和抗性有关。大部分基因不仅随着刀次增加表达下降,而且随着死皮程度增加下调表达,可能与持续割胶导致死皮程度进一步增加,破坏了植物的自我调节恢复能力。7、水囊皮部位的胶乳橡胶合成效率整体高于黄皮层的,且不同刀次间相对稳定,这可能与水囊皮是非割胶和排胶部位并且其内的乳管仍为健康乳管关。五级死皮树水囊皮和黄皮层的胶乳体外合成效率显著降低至背景值,表明这些胶乳已基本丧失了橡胶生物合成的能力。