不同種質(zhì)非刺激割制下膠乳總蛋白質(zhì)年度變化

曾霞 周世俊 涂敏 胡彥師

摘? 要：膠乳中的蛋白質(zhì)對(duì)橡膠生物合成、膠乳穩(wěn)定性和加工性能等方面有重要影響，但總蛋白質(zhì)含量在不同種質(zhì)間的差異及其年度變化未有系統(tǒng)研究。本研究以國(guó)家橡膠樹(shù)種質(zhì)資源圃種植的少花橡膠、光亮橡膠、巴西橡膠野生種和栽培種共13份種質(zhì)為對(duì)象，于2018—2019年對(duì)總蛋白質(zhì)含量及其年度變化進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明：膠乳總蛋白質(zhì)含量為0.147～0.174 g/kg，在種質(zhì)間的差異達(dá)到極顯著水平。根據(jù)總蛋白質(zhì)含量水平，可初步分為3類(lèi)，大于0.17 g/kg的高蛋白質(zhì)含量類(lèi)，低于0.15 g/kg的低蛋白質(zhì)含量類(lèi)和蛋白質(zhì)含量為0.15～0.17 g/kg的中間類(lèi)型。總蛋白質(zhì)含量在父/母本與子代間也可很好地區(qū)分，適合作為膠乳特性指標(biāo)?？偟鞍踪|(zhì)含量5月下旬下降，11月中旬上升，其他時(shí)間則差異不顯著。膠乳總蛋白質(zhì)含量可采取每月下旬或代表性月份6月、8月、10月測(cè)定。干總比大多為89%～97%，年度變化上呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，有2個(gè)低凹期，即5月下旬和10—11月，間接反映這2個(gè)時(shí)期非膠組分較高，推測(cè)5月下旬和10月份非膠組分的上升與總蛋白質(zhì)無(wú)關(guān)。

關(guān)鍵詞：橡膠樹(shù);種質(zhì);膠乳;總蛋白質(zhì)含量;年度變化

中圖分類(lèi)號(hào)：S794.1????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Difference and Annual Change of Latex Total Protein Content in Hevea Germplasm under Non-stimulated Tapping System

ZENG Xia1，2， ZHOU Shijun2， TU Min1，2， HU Yanshi1，2

1. Rubber Research Institute， CATAS， Haikou， Hainan 571101， China; 2. National Rubber Tree Germplasm Repository， Danzhou， Hainan 571737， China

Abstract： Protein in the latex has an important effect on the rubber biosynthesis， latex stability， properties of NR and etc.. The difference of latex total protein content （LTPC） among germplasm and the annual changes has not been systematically studied. In this study， 13 germplasms planted in the National Rubber Tree Germplasm Repository， including Hevea pauciflora， Hevea nitida and Hevea brasiliensis， were used to investigate the difference of LTPC and annual changes in 2018—2019. It was found the LTPC of 13 germplasms was between 0.147-0.174 g/kg， reaching a significant difference （P<0.01）. It could be divided into three categories， the high LTPC category with more than 0.17 g/kg， the low with less than 0.15 g/kg and the intermediate between 0.15-0.17 g/kg. LTPC was also well distinguished among sibling lines and the parents， which could be used as the characteristic index of latex. LTPC decreased in late-May and increased in mid-November. Except that， there was no significant difference. LTPC could be measured in the last ten days of each month or in the representative month of June， August and October. DRC/TSC was mostly between 89% and 97%， and decreased gradually within the year. There were two trough， i.e. late-May and October-November， which indicated that the non-rubber components were higher. It was speculated that the non-rubber components in late-May and October had nothing to do with protein.

Keywords： Hevea; germplasm; latex; total protein content; annual change

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.012

天然橡膠99%來(lái)源于巴西橡膠樹(shù)所產(chǎn)膠乳[1]。膠乳是一個(gè)復(fù)雜的膠體系統(tǒng)，除了水和20%～50%的橡膠烴以外，還含有5%～8%的非膠組分，包括蛋白質(zhì)、類(lèi)脂物、水溶物、丙酮溶物、無(wú)機(jī)鹽等[2]。其中蛋白質(zhì)是其中重要的非膠組分，研究其含量及其變化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。蛋白質(zhì)約占膠乳的1%～2%[3]，其中約27.2%分布于橡膠粒子表面，47.5%分布于C-乳清，25.3%分布于膠乳底層部分[4]。蛋白質(zhì)在膠乳生理生化活動(dòng)發(fā)揮重要作用，與橡膠分子鏈合成、細(xì)胞代謝、生物防御等密切相關(guān)[5]，維持著膠乳穩(wěn)定性[6]，并且是天然橡膠的天然防老劑，其分解產(chǎn)物堿性氨基酸能有效促進(jìn)橡膠的硫化交聯(lián)，提高橡膠的硫化交聯(lián)密度，提高定伸應(yīng)力[7-10]。Bowler[11]研究發(fā)現(xiàn)橡膠粒子表面的蛋白質(zhì)有多種類(lèi)型，且含量因品系而不同。馬來(lái)西亞橡膠研究院Tata等[12]1964年利用淀粉凝膠電泳對(duì)RRIM501、GT1、Tjir1和Pil A44的C-乳清進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)22個(gè)蛋白質(zhì)條帶，4個(gè)品種在譜帶上差異很小，且同一品種季節(jié)變化上沒(méi)有差異。Yeang等[13]1977年發(fā)現(xiàn)C-乳清堿性pH下有26條蛋白帶，酸性pH下有15條蛋白，但在研究的5個(gè)品種Tjir1、PR107、GT1、PB86和BR2之間沒(méi)有顯著差異。呂飛杰等[14]1986年利用紅外光譜對(duì)PR107、PB86、GT1、海墾1和實(shí)生樹(shù)經(jīng)丙酮和水抽提后的橡膠樣品研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量在不同品種間有差異。蛋白質(zhì)在膠乳中的作用獨(dú)特，以往僅對(duì)膠乳各部分的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行研究，且沒(méi)有針對(duì)周年開(kāi)展總蛋白質(zhì)含量及其年度變化研究，且品種立地條件不盡一致。本研究對(duì)同一地塊，種植年份、撫管和采膠管理一致、不同來(lái)源的13份橡膠樹(shù)種質(zhì)原生膠乳中總蛋白質(zhì)含量及其年度變化進(jìn)行研究，探討不同種質(zhì)總蛋白質(zhì)含量變化規(guī)律以及遺傳特性，以期為優(yōu)異種質(zhì)挖掘，優(yōu)良新品種選育和天然橡膠加工等提供參考和依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

試驗(yàn)材料為中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)三隊(duì)國(guó)家橡膠樹(shù)種質(zhì)資源圃鑒定評(píng)價(jià)基地2007年定植的種質(zhì)。參試種質(zhì)13份，每份種質(zhì)種植5株，株行距3.0 m×6.0 m。這些種質(zhì)種植集中、連片，具有較好的氣候、土壤均一性，且由同一膠工割膠，撫管、采割條件基本一致。13份種質(zhì)中（表1），有橡膠樹(shù)屬的3個(gè)種，即少花橡膠、光亮橡膠和巴西橡膠，其中巴西橡膠選擇了3份野生種和8份栽培種，AC/F/6B 40/110等3份野生種質(zhì)為國(guó)際橡膠研究與發(fā)展委員會(huì)（IRRDB）1981年在亞馬遜流域采集[15]。

1.2? 方法

1.2.1? 采樣? 種質(zhì)資源圃鑒定評(píng)價(jià)基地2018年全面開(kāi)割，采用1刀/4 d割制，不進(jìn)行刺激。2018— 2019年割膠期間進(jìn)行采樣，每月上、中、下旬根據(jù)天氣情況采樣。每份種質(zhì)采樣時(shí)，對(duì)5株樹(shù)的膠乳混合后取樣。

1.2.2? 膠乳干總比的測(cè)定? 向平底皿加入約5.00 g膠乳（稱(chēng)重，精確至0.01 g）（M0）。輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)培養(yǎng)皿，使里面的膠乳均勻覆蓋皿底，室溫下抽濕干燥，至完全干透稱(chēng)重（M1）。通過(guò)M1/M0計(jì)算總固形物含量。

向平底皿加入約5.00 g膠乳（稱(chēng)重，精確至0.01 g）（M0）。取足量2%（質(zhì)量百分比）醋酸加入，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)培養(yǎng)皿混勻后靜置。待凝固后取出凝塊壓薄，流水漂洗5 min，靜止30 min，反復(fù)3次，滴水后放入（70±2）℃烘箱中干燥，至完全干透稱(chēng)重（M2）。通過(guò)M2/M0計(jì)算干膠含量。通過(guò)M2/M1計(jì)算干總比。

1.2.3? 膠乳總蛋白質(zhì)的測(cè)定? 使用凱氏定氮儀，按照《天然生膠和天然膠乳氮含量的測(cè)定》（GB/T 8088—2008）[16]測(cè)定樣品中的總N含量，再乘以16%計(jì)算總蛋白質(zhì)含量。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2016和SPSS V.20.0.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 種質(zhì)膠乳總蛋白質(zhì)含量測(cè)試結(jié)果

2018—2019年測(cè)定結(jié)果顯示，13份種質(zhì)膠乳總蛋白質(zhì)含量為0.147～0.174 g/kg，變異系數(shù)4.5%～10.8%（表2）。種質(zhì)間總蛋白質(zhì)含量的差異達(dá)到極顯著水平，總體上野生種質(zhì)和栽培種質(zhì)差異不大。來(lái)源于同一個(gè)州的AC/F/6B 40/110、AC/ S/1242/543、AC/S/11 41/298相互間有一定差異。同胞品系‘熱研7-33-97和‘熱研7-20-59間達(dá)到顯著差異，二者與母本‘RRIM600間達(dá)到極顯著差異，‘熱研7-33-97與父本‘PR107間也達(dá)到極顯著差異。同胞品系‘云研77-2和‘云研77-4較為接近，但二者與母本‘GT1間也達(dá)到極顯著差異。熱研217與父本‘PR107間也達(dá)到極顯著差異。根據(jù)13份種質(zhì)總蛋白質(zhì)含量水平，可初步分為3類(lèi)，第1類(lèi)是高蛋白質(zhì)含量，大于0.17 g/kg，如熱研217;第2類(lèi)是低蛋白質(zhì)含量，小于0.15 g/kg，如RRIM600和AC/S/12 42/543;第3類(lèi)屬于中間類(lèi)型，蛋白質(zhì)含量為0.15～ 0.17 g/kg。

2.2? 膠乳總蛋白質(zhì)含量年度變化

從2018—2019年連續(xù)2年測(cè)定結(jié)果看，除5月下旬和11月中旬外，其他時(shí)間總蛋白質(zhì)含量差異不顯著。5月下旬較5月中旬下降11.4%左右，6月上旬則快速恢復(fù)到5月中旬的水平。11月上旬總蛋白質(zhì)含量較10月上升約2.37%，11月中旬在此基礎(chǔ)繼續(xù)上升約9.16%，11月下旬略有下降，12月上旬恢復(fù)到10月下旬的水平（表3）。

總蛋白質(zhì)含量前期變化在8月以前與總固形物含量、干膠含量吻合，但8月下旬后總固形物含量和干膠含量隨著割膠時(shí)間的延長(zhǎng)，呈不斷下降的趨勢(shì)。相關(guān)性分析結(jié)果表明（圖1），總蛋白質(zhì)含量與總固形物含量、干膠含量間的相關(guān)性達(dá)到極顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.795和0.794（P<0.01）。

2.3? 干總比年度變化

13份種質(zhì)的干總比年度變化大多為89%～97%，年度變化上呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，有2個(gè)低凹期，一是在5月下旬，二是在10—11月（圖2）。

2.4? 總蛋白質(zhì)含量測(cè)試時(shí)期分析

對(duì)膠乳總蛋白質(zhì)代表性月份每旬測(cè)產(chǎn)1次，割膠期每月測(cè)定1次與全年測(cè)定結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析。從表4可看出，代表性月份每旬測(cè)產(chǎn)1次，割膠期每月測(cè)定1次與全年測(cè)定結(jié)果均達(dá)到極顯著相關(guān)，其中6、8、10月或每月下旬的測(cè)定平均值相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.96以上。

3? 討論

3.1? 總蛋白質(zhì)作為膠乳特性指標(biāo)的可行性

膠乳總蛋白質(zhì)含量一般為1%～2%。本研究中的13份種質(zhì)2018—2019年含量也在這個(gè)范圍，不同種質(zhì)總蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)出顯著性差異。父母本和同胞品系間也可進(jìn)行區(qū)分，說(shuō)明總蛋白質(zhì)含量適合作為膠乳遺傳指標(biāo)。通過(guò)‘RRIM600בPR107和‘GT1בPR1072個(gè)組合來(lái)看，其2個(gè)子代的總蛋白質(zhì)含量或均高于父/母本，或低于父/母本，說(shuō)明總蛋白質(zhì)含量高低可能可以通過(guò)選育種進(jìn)行定向選擇。但本研究中雜交組合的子代范圍較小，對(duì)總蛋白質(zhì)可能的遺傳效應(yīng)和變異情況還有待于進(jìn)一步擴(kuò)大遺傳群體進(jìn)行研究和驗(yàn)證。

3.2? 總蛋白質(zhì)含量與膠樹(shù)生理變化的相關(guān)性

本研究發(fā)現(xiàn)總蛋白質(zhì)含量全年總體呈現(xiàn)一種平穩(wěn)的態(tài)勢(shì)，僅在5月下旬和10月中旬有明顯的變化。5月下旬的下降在2018年和2019年均有出現(xiàn)，這可能與開(kāi)割后5月份迎來(lái)第一個(gè)產(chǎn)量小高峰，此外為6月份第2蓬葉生長(zhǎng)、夏花和春果生長(zhǎng)提供利用，蛋白質(zhì)耗損較多，因此含量迅速下降。基于蛋白質(zhì)是膠乳中重要的代謝促進(jìn)劑，其后含量保持一個(gè)穩(wěn)定水平，以維持正常的生理狀態(tài)。11月中旬總蛋白質(zhì)含量的上升只是在2019年出現(xiàn)，而2018年則表現(xiàn)平穩(wěn)，2019年11月4日起海南儋州地區(qū)夜間溫度為17～19 ℃，12月1日夜間溫度跌破15 ℃，所在區(qū)域全面停割。而2018年11月21日起夜間溫度才低于20 ℃，大多保持在19 ℃，11月底氣溫又回升至20 ℃以上。從2 a天氣情況對(duì)比看，總蛋白質(zhì)含量的突然上升可能與膠樹(shù)對(duì)低溫應(yīng)激性存在關(guān)聯(lián)。未來(lái)有必要對(duì)冬季前后蛋白水平及其代謝作進(jìn)一步研究，進(jìn)一步明確橡膠樹(shù)抗寒的生理生化應(yīng)激機(jī)制。

3.3? 總蛋白質(zhì)測(cè)試時(shí)間的改進(jìn)

一直以來(lái)，在橡膠樹(shù)產(chǎn)量、總固形物含量和干膠含量的測(cè)定上除了全年測(cè)產(chǎn)，還有通過(guò)每月測(cè)定，5、7、10月3個(gè)月或者6、8、10月3個(gè)月進(jìn)行測(cè)定，在代表月份可選擇每割次測(cè)，或是每旬測(cè)產(chǎn)1～2次[17]。本研究對(duì)總蛋白質(zhì)含量測(cè)定的時(shí)間也進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)也可采用類(lèi)似的測(cè)定，以每月下旬或代表性月份6月、8月、10月為佳。

從本研究結(jié)果看，部分種質(zhì)的總蛋白質(zhì)含量在年度間也存在一定變異，這可能與樹(shù)齡及氣候相關(guān)。未來(lái)在種質(zhì)評(píng)價(jià)中，還需要延續(xù)性研究不同年份的總蛋白質(zhì)含量變化趨勢(shì)，明確種質(zhì)鑒定時(shí)間和年限，對(duì)鑒定地點(diǎn)和割膠制度也不能忽視，避免測(cè)試結(jié)果無(wú)法相互比較和分析的問(wèn)題。

3.4? 蛋白質(zhì)含量與天然橡膠加工的相關(guān)性

天然橡膠通用性能等較合成橡膠優(yōu)秀，其中一個(gè)重要原因是天然橡膠具有較寬的分子量分布[18]，另一方面與天然橡膠中含有種類(lèi)多樣的非膠組分有關(guān)[7-10]。干總比可間接反映膠乳非膠組分含量的高低，本研究的年度干總比分析發(fā)現(xiàn)5月下旬和10—11月干總比較低，尤其是在10—11月份，反映了這個(gè)時(shí)間段的非膠組分含量較高。高端用膠中有“掐頭去尾”的說(shuō)法，這與其中的非膠組分可能存在重要關(guān)聯(lián)。而本研究發(fā)現(xiàn)總蛋白質(zhì)在5月下旬下降，11月份上升，其他時(shí)間則比較穩(wěn)定，說(shuō)明了非膠組分的5月下旬和10月份的上升與總蛋白質(zhì)無(wú)關(guān)，而受蛋白以外其他非膠組分影響。對(duì)于低蛋白天然橡膠加工，可以選用RRIM600等低蛋白質(zhì)含量的品種，另外應(yīng)盡量避免使用11月份的膠乳初產(chǎn)品，尤其是當(dāng)年有低溫影響。

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責(zé)任編輯：黃東杰