全 文 ：第 50 卷 第 1 期
2 0 1 4 年 1 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 1
Jan．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20140111
收稿日期: 2013 － 03 － 27; 修回日期: 2013 － 05 － 22。
基金项目: 国家自然科学基金项目(31100460) ; 国家天然橡胶产业技术体系(CARS34) ; 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资
金(中国热带农业科学院院本级，1630022012023)资助项目。
* 林位夫为通讯作者。感谢中国科学院广州生物医药与健康研究院陈永龙研究员和郭晓刚助理研究员在水通道蛋白功能鉴定方面提供
的试验条件和各种便利。
橡胶树水通道蛋白基因 HbPIP1 和 HbPIP2 的
功能鉴定及其表达分析*
王 进1 安 锋2，3 蔡秀清1 邹 智2 张 薇1 林位夫2
(1．海南大学农学院 海口 570228; 2．中国热带农业科学院橡胶研究所 农业部儋州热带作物科学观测试验站 儋州 571737;
3． 澳大利亚迪肯大学先进材料研究院 维多利亚吉朗 3216)
摘 要: 利用非洲爪蟾卵母细胞对橡胶树水通道蛋白基因 HbPIP1 和 HbPIP2 进行功能鉴定，发现 HbPIP1 具有
快速水分传输功能而 HbPIP2 不具该功能。推测 HbPIP1 基因表达可能与乙烯利刺激橡胶树增产机制有关。因此，
选择对乙烯利较敏感的橡胶树 PR107 品种，利用 RT-qPCR 和 Western blot 技术检测 HbPIP1 在转录和翻译水平的
表达变化，探讨其与乙烯利刺激后橡胶树排胶体积、排胶时间、干含和总固形物变化的关系。结果表明: HbPIP1 在
树皮、胶乳和次生木质部中具有较高的表达量; 胶乳中 HbPIP1 的表达量随乙烯利刺激时间延长呈上升趋势，而树
皮中 HbPIP1 的表达量则呈降低的趋势; 乙烯利通过调节 HbPIP1 的基因表达促进水分向乳管细胞的运输，从而降
低胶乳干含和总固形物，延迟排胶时间，增加排胶体积和产量。
关键词: 橡胶树; 水通道蛋白; 功能鉴定; 表达分析; 组织特异性表达; 乙烯利刺激; 胶乳稀释
中图分类号: S718. 46 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)01 － 0069 － 07
Functional Characterization and Expression Analysis of Aquaporin Genes
(HbPIP1 and HbPIP2) in Hevea brasiliensis
Wang Jin1 An Feng2，3 Cai Xiuqing1 Zou Zhi2 Zhang Wei1 Lin Weifu2
(1 ． College of Agriculture，Hainan University Haikou 570228; 2 ． Rubber Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences
Danzhou Investigation ＆ Experiment Station of Tropical Crops of Ministry of Agriculture Danzhou 571737;
3 ． Institute for Frontier Materials，Deakin University Geelong，Victoria，3216，Australia)
Abstract: In this study，Xenopus laevis oocytes were used to test the functional characterization of our previously cloned
HbPIP1 and HbPIP2 aquaporin genes from rubber trees ( Hevea brasiliensis) ． The result showed that HbPIP1 had the
function of transmembrane water transport however HbPIP2 has not． We therefore infer that HbPIP1 is involved in the
mechanism of Ethrel-induced latex promotion． An Ethrel sensitive rubber clone PR107 was selected as the plant material．
The gene expression profiles of HbPIP1 at both transcript level and translation level were examined by RT-qPCR and Western
blot to investigate their link with the effect of Ethrel on latex flow duration，latex volume，dry rubber content (DRC) and
total solids content (TSC) ． It was found that the expression of HbPIP1 in latex，bark and xylem was higher than that in
petioles and blades of various periods． The expression of HbPIP1 in PR107 latex presented an increase trend with the Ethrel
treatment duration，while it was down-regulated in the bark． This expression might facilitate the water transport into rubber
laticifers and therefore can decrease latex DRC and TSC，prolong latex flow and enhance the latex yield．
Key words: Hevea brasiliensis; aquaporin; function characterization; expression analysis; tissue-specific expression;
Ethrel stimulation; latex dilution
乙烯利刺激使橡胶树 ( Hevea brasiliensis)胶乳
稀释可能与橡胶树的水通道蛋白基因表达的变化
有关。研究表明，作为液泡膜和质膜上高效、专一
的水分跨膜运输通道，植物水通道蛋白在调节植
林 业 科 学 50 卷
物水分平衡中具有重要作用且其表达和活性受乙
烯的调节 ( Shapiguzov，2004; Jones et al．，2006;
Lecourieux et al．，2006; 李红梅等，2010; 阮想梅
等，2009)。因此，乙烯利可能是通过对橡胶树体内
水通道蛋白的调节来改变橡胶树体内的水分平衡关
系，促进水分等向乳管细胞的运输，促进橡胶树增
产。但这方面仅有 Tungngoen 等(2009 )分析了乙
烯利刺激后橡胶树 PB217 水通道蛋白HbTIP1;1和
HbPIP2;1的表达量变化，研究结果仅局限于未开割
树和部分水通道蛋白，对水通道蛋白与橡胶树乳管
膨压、排胶速度、排胶面积、排胶时间等之间的关系
仅是一种推测，而且关于水通道蛋白的表达量是否
在不同橡胶树品种上具有差异等也尚未涉及。有鉴
于此，本研究对本小组前期从橡胶树上克隆的 2 个
水通道蛋白基因 HbPIP1 和 HbPIP2 (庄海燕等，
2010)进行功能鉴定，选择对乙烯利刺激较为敏
感的橡胶树品种 PR107 为研究对象，对乙烯利刺
激后这 2 个基因的表达进行分析，同时观测乙烯
利刺激后排胶体积、排胶时间、干含和总固形物
变化，从水通道蛋白表达对韧皮部水分转运角度
进一步分析了乙烯利刺激对胶乳的稀释作用，以
完善乙烯利刺激割胶理论及技术。
1 材料与方法
1. 1 研究材料
水通道蛋白基因的组织特异性表达研究以橡胶
树 PR107 组培幼苗为对象(由本所国家橡胶育种中
心提供)。于清晨采集，采集时先用灭菌水清洗材
料，再用 RNase-free ddH2O 洗净的刀片切下相应组
织，－ 80 ℃保存备用，提取 RNA 并进行水通道蛋白
基因的表达量检测。
乙烯利刺激对水通道蛋白基因表达量的影响
研究以对乙烯利刺激敏感的 PR107 为对象。材料
种植在中国热带农业科学院实验农场三队，为已
开割 4 割龄未刺激的橡胶树，割制为 S1 /2 d3，所
选树木生长势、树围和产量相近。采样前分别于
割胶前 3，6，16，24，40 h 在割线上方 5 cm 割面上
涂 1 g 左右的 2. 5% 乙烯利(稀释于 1% 的羧甲基
纤维素钠)，对照( CK)则是在割胶 24 h 前用与涂
抹乙烯利相同的方法涂抹 1 g 左右的 1%羧甲基纤
维素钠，每个处理 4 株树，处理后由同一胶工割
胶，弃前 5 滴胶乳，利用液氮保存割下的树皮和前
40 min 胶乳，供水通道蛋白的表达分析。另外，在
第 1 次处理割胶的 2 个月后用同样方法对同一胶
树进行处理并割胶，测定胶乳干含、排胶量等相关
指标。
1. 2 方法
1. 2. 1 水通道蛋白基因的功能鉴定 参照黄昊等
(1998)和 Tungngoen 等(2009)的方法，分别利用引
物上游 5’-GTACAGATCTATGGAGGGCAAGGAAGA
GGA-3’、下游 5’-GTACAGATCTTTAGGCCCTGGCC
TTGAAA- 3’( HbPIP1)和上游 5’-GTACAGATCTA
TGGCTAAGGAAGTGAGTGAAGAA-3’、下游 5’-GTA
CAGATCTTTAGTTGGTGGGGTTGCTGC-3’(HbPIP2)扩
增 HbPIP1 和 HbPIP2 编码区全长并在其两端加入
BglⅡ酶切位点。在回收并测序验证后将其连接到
以相同酶酶切回收的非洲爪蟾(Xenopus laevis)卵母
细胞表达载体 pXβG-ev1 ( Tungngoen et al．，2009;
Horie et al．，2011)(由 Tomoaki Horie 博士惠赠)上，
提取质粒并进行线性化。然后，利用 mMESSEG
EmMACHINE T3 体外转录试剂盒(Ambion)进行体
外转录得到加帽的 cRNA。
用微量注射法分别向非洲爪蟾卵母细胞中注射
50 ng 的 cRNA 或 RNase-free ddH2O 溶液。20 ℃下
在 Barth 溶液中保育 24 h 后，将卵母细胞转入 1 /5
的 Barth 溶液，在倒置显微镜下按照 20 s 的间隔观
测记录细胞体积的变化 4 min 或直至细胞胀裂。试
验以注射 HbPIP2;1 cRNA 为阳性对照，以注射
RNase-free ddH2O 为阴性对照。同时，在测定水导
度 ( P f ) 前 将 拟 测 定 的 卵 母 细 胞 在 含 有 0. 3
mmol·L － 1 HgCl2 的 Barth 溶液中浸泡处理 10 min，
观测 HgCl2 是否对橡胶树水通道蛋白活性具有抑制
作用。注射相应水通道蛋白的卵母细胞的水导度
P f的计算公式: P f = V0 ×［d(V /V0 ) / dt］/［ S × Vw ×
(OSMin － OSMout)］，式中，V0是细胞初始体积，V 为
细胞膨胀后的体积，t 为时间，S 为细胞初始表面积，
Vw是水的摩尔体积，OSMout和 OSMin分别是细胞外渗
透势(约 400 mOsmol·kg － 1)和细胞内渗透势(约 200
mOsmol·kg － 1 )。相对体积通过 V /V0 = ( a × b)
3 /2 /
(a0 × b0)
3 /2计算，式中，a，a0和 b，b0分别为特定时间
和初始时卵母细胞动植物极间的直径( a)和动植物
极界线处的直径( b)。
1. 2. 2 RT-qPCR 分析 胶乳 RNA 的提取参照
Tang 等(2007)的方法，RNA 经过 DNA 酶处理纯化
后，检测 OD260 /280在 1. 8 ～ 2. 0 之间后，用以下体系进
行逆转录反应: 4 μL 5 × PrimeScript Buffer，1 μL
Oligo dT Primer(50 μmol·L － 1)，1 μL Random 6 mers
(50 μmol·L － 1 )，1 μL PrimeScript RT Enzyme Mix，
1 μg总 RNA，加 RNase-free ddH2O 至 20 μL，37 ℃反
应 15 min 后，85 ℃加热 5 s，得到 cDNA。然后利用
07
第 1 期 王 进等: 橡胶树水通道蛋白基因 HbPIP1 和 HbPIP2 的功能鉴定及其表达分析
荧光定量 PCR 仪 ( Real-time Thermal Cycler 5100，
Thermo Fisher Scientific)分析水通道蛋白基因在转录
水平的差异。荧光定量 PCR 的反应体系如下: 5 μL
SYBR Premix Ex Taq II ( 2 × )，0. 15 μL Primer F
(10 μmol·L － 1)，0. 15 μL Primer R(10 μmol·L － 1)，
1 μL cDNA 和 3. 7 μL RNase-free ddH2O。反应条
件: 95 ℃预变性 30 s; 95 ℃变性 5 s，60 ℃退火30 s，
共 40 个循环。引物由 Takara 公司负责合成，HbPIP1
基因引物: 上游 5’-ATCAACCCAGCAGTGACCTTT-3’，
下游 5’-AACCTTTTACCACCCCAGCA-3’。另外，选择
不受乙烯利调控的 YLS8 作为内参基因 ( Li et al．，
2011)，引物: 上游 5’-GGGCTCTCAAGGACAAGC
AA-3’，下 游 5’-GGAGCAATAACCAAACCACGA-
3’。
1. 2. 3 Western blot 分析 参照传统的 TCA －丙酮
沉淀法 ( Damerval et al．，1986 )，并参考徐智娟等
(2010)改进的适合胶乳全蛋白提取的方法提取胶
乳总蛋白。不同浓度的标准牛血清蛋白溶液和所提
取的蛋白溶液分别取 100 μL 加入 10 mL 离心管中，
每个离心管中加入 5 mL Dye reagent 1 × quick start
Bradford，待 Bradford 与蛋白液充分反应后，测定其
在 595 nm 波长下 OD 值，绘制标准曲线，计算蛋白
浓度; 制备 12% 分离胶及 5% 浓缩胶 (郑亚军等，
2008)，根据所测得的蛋白浓度，将所有提取的蛋白
稀释成相同的浓度，吸取适量的体积与相同体积的
2 ×凝胶加样缓冲液混均，100 ℃加热 10 min，点样，
以恒流 20 mA 进行电泳。电泳结束后 1 块胶 R-250
染色，脱色，拍照; 另 1 块胶通过半干转膜仪，将
SDS-PAGE 电泳的蛋白质转至 PVDF 膜上。将封闭
后的 PVDF 膜与一抗(1 ∶ 200)4 ℃过夜孵育，洗涤;
与二抗(1∶ 2 000)常温下孵育 1 h，洗涤，用 HRP-DAB
试剂盒在室温下染色，显色后拍照。一抗是羊抗兔
HbPIP1和 HbPIP2 水通道蛋白多克隆抗体 (HbPIP1:
QPIGTSAQTDKDYKC;HbPIP2:CATDPKRSARD SHVP。
由北京金斯瑞生物技术有限公司合成)和 REF 多克
隆抗体(由王旭初博士惠赠); 二抗为辣根过氧化物
酶标 记 羊 抗 兔 抗 体 ( Pierce， Thermo Scientific，
USA)。
1. 2. 4 干含和总固形物的测定 胶乳干含和总固
形物的测定参照杨华庚(2010)的方法测定。
2 结果与分析
2. 1 HbPIP1 和 HbPIP2 的功能鉴定
由图 1 和 图 2 可 以 看 出，注 入 阳 性 对 照
HbPIP2;1 cRNA 后非洲爪蟾卵母细胞的水导度
(P f) 为 2. 206 × 10
－ 2 cm·s － 1，极显著高于注射
RNase-free ddH2O 的阴性对照，是其近 5 倍; 卵母细
胞在含 0. 3 mmol·L － 1 HgCl2 的 Barth 溶液中处理 10
min 后其水导度 (P f )为 0. 448 × 10
－ 2 cm·s － 1，极显
著低于未用 HgCl2 处理的卵母细胞，且与阴性对照
不存在显著性差异; 阴性对照的卵母细胞其水导度
没有明显变化。
注射 HbPIP1 cRNA 后非洲爪蟾卵母细胞水导
度(P f)为 1. 343 × 10
－ 2 cm·s － 1，极显著高于阴性对
照，是其 3 倍多，稍低于阳性对照; 然而，注射
HbPIP1 cRNA 的 非 洲 爪 蟾 卵 母 细 胞 在 含 0. 3
mmol·L － 1 HgCl2 的 Barth 溶液中处理 10 min 后其水
导度(P f)为 0. 526 × 10
－ 2 cm·s － 1，极显著低于未处
理细胞且与注射 RNase-free ddH2O 的阴性对照水导
度相似。说明 HbPIP1 具有促进细胞水分传输的功
能而且其活性可以被 HgCl2 抑制。
注射 HbPIP2 cRNA 的非洲爪蟾卵母细胞水
导度 ( P f) 为 0 . 291 × 10
－ 2 cm·s － 1，无论测定前
是否用 0 . 3 mmol·L － 1 HgCl2 处理，其水导度均
与阴性对照不存在显著性差异且显著低于阳性
对照，说 明 HbPIP2 不 具 有 促 进 水 分 运 输 的
功能。
图 1 非洲爪蟾卵母细胞表达 HbPIP1 和
HbPIP2 后细胞体积的变化
Fig． 1 Change in cell volume of X． laevis oocytes
expressing HbPIP1 and HbPIP2 cRNA
2. 2 HbPIP1 在橡胶树不同组织中的表达分析
HbPIP1 在不同组织中的表达量差异如表 1。
从表 1 可以看出，HbPIP1 在胶乳、树皮和次生木质
部的表达要高于各个时期的叶柄和叶片。
表 1 HbPIP1 在橡胶树不同组织中的表达差异①
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林 业 科 学 50 卷
图 2 水导度(P f)的差异显著性分析
Fig． 2 Analysis of significant difference of water permeability (P f)
“Normal”表示普通测定组的非洲爪蟾卵母细胞 P f，“HgCl2”表示 0. 3 mmol·L
－ 1 HgCl2 处理组非洲爪蟾卵母细胞的 P f。小写
字母显示各个处理在 5%水平上的差异，大写字母表示各个处理在 1%水平上的差异。下同。“Normal”represents the X． laevis
oocyte P f was measured directly，while“HgCl2” indicates the X． laevis oocytes were treated in the Barth solution containing
0. 3 mmol·L － 1 HgCl2 for 10 min before the P f measurements． The little case and capital case letters signify the ANOVA comparison
results at 5% and 1% level，respectively． The same below．
Tab． 1 Comparison of expression of HbPIP1 in
different tissues of H． brasiliensis
组织 Tissues
HbPIP1 的相对表达量
Relative expression of HbPIP1
次生木质部 Xylem 1. 323 ± 0. 096 1 Aa
树皮 Bark 1. 003 ± 0. 076 3 Bb
胶乳 Latex 0. 920 ± 0. 066 1 Bb
古铜期叶片 Bronze leaflet 0. 188 ± 0. 043 5 DEFe
变色期叶片 Pale-green leaflet 0. 459 ± 0. 257 3 Cc
淡绿期叶片 Light-green leaflet 0. 104 ± 0. 025 0 Fe
稳定期叶片 Mature leaflet 0. 362 ± 0. 056 0 CDEcd
衰老期叶片 Senescence petiole 0. 264 ± 0. 007 7 CDEFde
古铜期叶柄 Bronze leaflet 0. 131 ± 0. 011 8 Efe
稳定期叶柄 Mature petiole 0. 174 ± 0. 012 7 DEFe
衰老期叶柄 Senescence petiole 0. 404 ± 0. 081 1 CDcd
①小写字母显示各个处理在 5% 水平上的差异，大写字母表示
各个处理在 1%水平上的差异。下同。The little case and capital case
letters indicate the ANOVA comparison results at 5% and 1% level，
respectively． The same below．
2. 3 乙烯利刺激后不同时间胶乳 HbPIP1 的表达
量变化
在乙烯利刺激后，PR107 胶乳 HbPIP1 基因表
达量随刺激时间的延后呈先升后降，但明显高于
对照。其中 3 h 时表达量高达对照的 7. 59 倍，之
后略有下调，在 6 h 时还显著高于对照，但在 16 h
后，其表达量虽稍高于对照，但与对照差异不显著
(表 2)。
乙烯利刺激后不同时间胶乳中 HbPIP1 蛋白的
转膜结果、灰度值分析和全蛋白 SDS-PAGE 电泳结
果分别如图 3、图 4 和图 5。分析灰度值变化，橡胶
树 PR107 在乙烯利刺激后 6 h HbPIP1 蛋白在胶乳
中的表达有所上调，在 16 h 处略有降低后直至 40 h
一直处于上升趋势。与转录水平相比，翻译水平
HbPIP1 表达量上调时间滞后 3 h; 转录水平 HbPIP1
表达量一直高于对照，而翻译水平在 3 h 和 16 h 低
于对照。
表 2 乙烯利刺激后不同时间割胶的胶乳中
HbPIP1 的表达变化
Tab． 2 The transcript expression profile of HbPIP1
in the latex of H． brasiliensis after Ethrel stimulation
乙烯利刺激后不同时间
Duration of Ethrel stimulation / h
HbPIP1 的相对表达量
Relative expression of HbPIP1
CK 1. 004 ± 0. 086 8 Cc
3 7. 595 ± 0. 102 1 Aa
6 4. 339 ± 0. 135 3 Bb
16 1. 610 ± 0. 532 0 Cc
24 1. 835 ± 0. 965 8 Cc
40 1. 312 ± 0. 764 7 Cc
图 3 乙烯利刺激后不同时间胶乳中
HbPIP1 的 Western blot 结果
Fig． 3 Western blotting of HbPIP1 in latex after
Ethrel stimulation
M: 蛋白预染 marker Prestained protein marker; 1 － 6: CK，
3 h，6 h，16 h，24 h，40 h．
27
第 1 期 王 进等: 橡胶树水通道蛋白基因 HbPIP1 和 HbPIP2 的功能鉴定及其表达分析
图 4 乙烯利刺激不同时间后胶乳中 HbPIP1
蛋白的 Western blot 结果的相对灰度值变化
Fig． 4 The variation of HbPIP1 protein grey value in
latex after Ethrel stimulation
图 5 胶乳全蛋白 SDS-PAGE 电泳
Fig． 5 SDS-PAGE electrophoresis of total protein of
latex of H． brasiliensis
M: 蛋白预染 marker Prestained protein marker; 1 － 6: 0 h
(CK)，3 h，6 h，16 h，24 h，40 h．
2. 4 乙烯利刺激后不同时间树皮 HbPIP1 的表达
量变化
由表 3 可以看出，乙烯利刺激后，PR107 树皮
HbPIP1 在转录水平的表达量出现波动变化。在
24 h之前，树皮 HbPIP1 的表达一直低于对照，尤其
在 3 h 和 6 h 树皮 HbPIP1 的表达量显著低于对照，
但在 40 h 时出现跃升，显著高于对照。
乙烯利刺激后不同时间取样的树皮中 HbPIP1
蛋白的转膜结果和灰度值分析结果分别见图 6 和图
7。从图 6 和图 7 中可以看出，在翻译水平，乙烯利
刺激后 6 h，树皮 HbPIP1 表达量开始下调，在 6 h 达
到最低，之后逐渐上调，在 24 h 之后直至 40 h 都略
微地高于对照。与转录水平相比，翻译水平树皮
HbPIP1 的表达量下调要滞后 3 h，之后 16 ～ 40 h 树
皮 HbPIP1 的表达量变化与转录水平相似，只是在
24 ～ 40 h 树皮 HbPIP1 的表达量上调的幅度要明显
小于转录水平。
表 3 乙烯利刺激后不同时间树皮中 HbPIP1
基因表达量变化
Tab． 3 The expression profile of HbPIP1 transcript in
bark of H． brasiliensis after Ethrel stimulation
乙烯利刺激后不同时间
Duration of Ethrel stimulation / h
HbPIP1 相对表达量
Relative expression of HbPIP1
CK 1. 002 ± 0. 062 4 Bb
3 0. 505 ± 0. 062 6 CDc
6 0. 796 ± 0. 163 2 BCb
16 0. 330 ± 0. 058 7 Dc
24 0. 899 ± 0. 131 8 Bb
40 4. 713 ± 0. 195 9 Aa
图 6 乙烯利刺激后不同时间树皮中
HbPIP1 的 Western blot 结果
Fig． 6 Western blotting of HbPIP1 in bark
after Ethrel stimulation
图 7 乙烯利刺激不同时间后树皮中
HbPIP1 蛋白的 Western blot 结果的相对灰度值变化
Fig． 7 The variation of HbPIP1 protein grey
value in bark after Ethrel stimulation
2. 5 乙烯利刺激不同时间后排胶体积、排胶时间、
干含和总固形物含量变化
总固形物含量(TSC)是指鲜胶乳中所有固形物
的质量与鲜胶乳质量的百分比。其中的干含
(DRC)即胶乳中干胶的含量，一般占 TSC 的 90%以
上。乙烯利刺激后不同时间割胶的胶乳干含和总固
形物含量(图 8)总体上呈下降趋势，在乙烯利刺激
后 24 h 和 40 h 胶乳干含和总固形物显著低于对照。
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林 业 科 学 50 卷
乙烯利刺激后不同时间割胶的排胶体积和排胶时间
变化如图 9。从图 9 中可以看出，在乙烯利刺激后，
随着割胶时间的后延，排胶体积总体呈上升趋势，在
刺激后3 ～ 6 h 割胶的增幅较大，不同时段的排胶体
积都明显大于对照，其中刺激后 16 ～ 40 h 割胶的排
胶量显著地高于对照。乙烯利刺激后，随着割胶时
间的后延，排胶时间呈增长趋势，刺激后 40 h 割胶
的排胶时间长达 299 min，显著高于对照。这表明，
乙烯利刺激稀释了胶乳，延长了排胶时间。
图 8 乙烯利刺激后不同时间
割胶胶乳的干含和总固形物变化
Fig． 8 The change of dry rubber content (DRC) and total
solids content (TSC) of latex after Ethrel stimulation
3 结论与讨论
本研究发现 HbPIP1 具有水通道蛋白的活性，
而 HbPIP2 不具备水通道蛋白的活性。研究认为
PIP2s 主要起到水分运输的作用，但也存在不具备
水分运输功能的现象( Fetter et al．，2004; Maurel et
al．，2008)。不具有水通道蛋白的活性并不代表
HbPIP2 对橡胶树韧皮部水分调节没有任何作用，
Hill 等(2004)认为许多水通道蛋白的功能是作为渗
透或膨压传感器，这一说法可以解释许多水通道蛋
白没有水分运输功能的原因。HbPIP1 基因在橡胶
图 9 乙烯利刺激后不同时间橡胶树排胶时间
和排胶体积的变化
Fig． 9 The change of latex flow duration and latex
volume after Ethrel stimulation
树韧皮部和木质部中高度表达，说明其在韧皮部和
木质部的水分调节中发挥着重要作用，而 HbPIP2
基因可能就是通过调节乳管的渗透和膨压来影响乳
管乃至韧皮部的水分代谢，这有待于进一步的研究。
乙烯利刺激通过调控乳管中 HbPIP1 基因表达
来促进胶乳稀释。关于乙烯利刺激能增加橡胶树的
排胶时间和产量的原因，大多认为是乙烯利刺激降
低胶乳黄色体破裂指数 (Ribaillier，1968; Coupe et
al．，1976; 李明等，2010)，降低二价金属阳离子浓
度 ( Yip et al．，1977 )，降低树皮汁液凝絮活性
(Gomez，1977)，扩大胶树排胶影响面 (肖再云等，
2010)等。Tungngoen 等(2009)在橡胶树 PB217 上
克隆 2 个橡胶树水通道蛋白基因 HbTIP1; 1 和
HbPIP2;1，研究发现乳管和韧皮部 HbPIP2; 1 受乙
烯利刺激后上调，而且由于乙烯的作用，在乳管中上
调的 HbTIP1;1 却在韧皮部中下调; 据此，认为乙烯
利促进橡胶树木质部和韧皮部的水分循环是因为橡
胶树 PB217 树皮韧皮部 HbPIP2; 1 的显著上调和
HbTIP1;1 的显著下调。本研究结果与 Tungngoen 等
(2009)的结果相似，但发现橡胶树 PR107 在乙烯利
刺激后 3 h 可观测到胶乳 HbPIP1 的表达大幅上调，
而同时干含开始下降，之后 HbPIP1 表达量虽有所
下降但至 40 h 内仍显著高于对照; 在 24 ～ 40 h 干
含显著下降，排胶体积也随着增加，在 40 h 排胶体
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第 1 期 王 进等: 橡胶树水通道蛋白基因 HbPIP1 和 HbPIP2 的功能鉴定及其表达分析
积为对照的 4 倍，排胶时间为对照的 5 倍。因此乙
烯利刺激不但稀释胶乳，而且延长排胶时间，从而增
加了排胶总量。
综上所述，橡胶树 HbPIP1 具有水通道蛋白的
活性，而 HbPIP2 不具备水通道蛋白的活性，但它可
能通过调节乳管的渗透和膨压来影响乳管乃至韧皮
部的水分代谢。HbPIP1 基因在胶乳、树皮和次生木
质部的表达高于各个时期的叶柄和叶片。乙烯利刺
激后 3 h 可观测到胶乳 HbPIP1 的表达大幅上调，之
后表达量下降但至 40 h 其表达量仍显著高于对照，
说明乙烯利刺激可使水通道蛋白基因持续大量表
达，从而持续降低干含，延长排胶时间。
参 考 文 献
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(责任编辑 徐 红)
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