巴西橡膠樹不同死皮程度植株的膠乳生理參數分析

郭秀麗 孫亮 胡義鈺 劉進平 王真輝 袁坤

摘要：【目的】分析巴西橡膠樹不同死皮程度植株膠乳的各生理參數，為橡膠樹死皮的早期預測及死皮發生機理研究提供理論依據。【方法】測定熱研7-33-97橡膠樹不同死皮程度植株膠乳產量、膠乳硫醇、無機磷、蔗糖、粗酶液蛋白、鎂離子含量及黃色體破裂指數等生理參數，分析其與橡膠樹死皮發生的相關性。【結果】隨著死皮程度的增加，橡膠樹膠乳產量顯著降低（P<0.05，下同），膠乳的干膠、蔗糖、鎂離子含量及黃色體破裂指數增加；其中死皮程度最嚴重的膠乳產量最低，為13.56 mL/株，膠乳的鎂離子含量和黃色體破裂指數分別達41.57 mmol/L和55.22%。膠乳硫醇、無機磷含量及pH隨死皮程度的增加而降低，其中膠乳硫醇和無機磷含量均顯著低于健康樹；粗酶液蛋白含量無顯著變化（P>0.05）。【結論】橡膠樹膠乳硫醇、無機磷、鎂離子含量及黃色體破裂指數等生理指標與其死皮程度密切相關，可作為橡膠樹死皮早期預測的關鍵指標。

關鍵詞： 巴西橡膠樹；死皮程度；生理參數；早期預測

中圖分類號： S794.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）09-1553-05

Abstract：【Objective】Variation of latex physiological parameters of Hevea brasiliensis plants at different TPD extent were studied to provide theoretical references for early prediction of tapping panel dryness（TPD） and illumination of TPD mechanism in H. brasiliensis tree. 【Method】H. brasiliensis Reyan 7-33-97 plants at different TPD extents were used as the experimental materials. Variation of latex yield and contents of latex thiol，inorganic phosphorus，sucrose，crude enzyme liquid protein，Mg2+ and lutoid bursting index of plants at different extents TPD were determined. Correlation between variations and occurrence of TPD were analyzed. 【Result】With increase of TPD extent， latex yield significantly decreased（P<0.05， the same below） while dry rubber content， sucrose content， Mg2+ content and lutoid bursting index went up. When TPD extent was at the highest level，the latex production reached the lowest level which was 13.56 mL per plant， Mg2+ content and lutoid bursting index were 41.57 mmol/L and 55.22%， respectively. When TPD extent increased， latex thiol， inorganic phosphorus and pH value decreased. Latex thiol and inorganic phosphorus contents were significantly lower than those of healthy trees. There was no obvious change in terms of crude enzyme liquid protein content（P>0.05）. 【Conclusion】Latex thiol，inorganic phosphorus，Mg2+ and lutoid bursting index are closely related to TPD extent of H. brasiliensis， which can be considered as key indicators of early prediction of TPD.

Key words： Hevea brasiliensis； tapping panel dryness（TPD） extent； physiological parameter； early prediction

0 引言

【研究意義】天然橡膠既是重要的戰略物資，也是不可或缺的工業原料之一。目前世界上天然橡膠的主要來源是巴西橡膠樹（Hevea brasiliensis）（曾霞等，2013）。橡膠樹死皮（Tapping panel dryness，TPD）的發生嚴重制約其膠乳產量，給天然橡膠業帶來了巨大損失（Jacob et al.，1994；郭秀麗等，2015）。因此，研究橡膠樹死皮發生過程中膠乳生理參數的變化，對其死皮的早期預測及死皮發生機理的闡明具有重要意義。【前人研究進展】楊少瓊和熊涓涓等（1989）研究表明，橡膠樹無性系GT1嚴重死皮樹膠乳的黃色體破裂指數（93.8%）顯著高于正常樹（13.5%），表明嚴重死皮樹黃色體完整性受到破壞。范思偉和楊少瓊（1995）研究表明，死皮發生過程中膠乳抗氧化劑硫醇含量逐漸降低，其中全線死皮樹的硫醇含量最低，僅為對照的58.3%；硫醇的降低導致黃色體膜破裂和溶胞，使膠乳發生原位凝固，最終導致乳管停止排膠而發生死皮。袁坤等（2011）研究表明，死皮恢復過程中膠乳粗酶液、硫醇和無機磷等含量明顯增加，說明死皮恢復過程中乳管代謝活性和膠乳再生能力增強。Putranto等（2015）對比橡膠樹無性系PB260健康樹和死皮樹膠乳生理參數的差異，結果顯示，死皮樹中的蔗糖、硫醇和無機磷含量均低于正常樹，說明死皮樹中膠乳合成及乳管代謝能力下降。【本研究切入點】目前，對不同死皮程度橡膠植株膠乳各生理指標變化的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】分析不同死皮程度橡膠植株膠乳硫醇、無機磷、蔗糖、粗酶液蛋白、鎂離子含量及黃色體破裂指數等生理參數的變化，旨在為橡膠樹死皮的早期預測及死皮發生機理研究提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗在中國熱帶農業科學院試驗場6隊10號林段進行，供試橡膠樹無性系熱研7-33-97于1992年定植，割制為s/2（1/2樹圍）、d/3（每3 d一刀）。在林段中選取樹圍、長勢基本一致的健康樹和各級別死皮樹各9株作為試驗材料。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 試驗設計 設4個處理，處理1為健康樹，標記為0，處理2為死皮長度小于割線總長度的1/4，標記為1，處理3為死皮長度是割線總長度的1/4～1/2，標記為2，處理4為死皮長度大于割線總長度的1/2，標記為3，每處理9株樹分成3組。分別取各組割膠后5～25 min排出的膠乳10 mL等量混合備用。

1. 2. 2 膠乳產量及生理參數測定 膠乳產量、干膠含量及膠乳pH測定：用量筒測量每株樹的膠乳產量；用電子天平稱量10 g膠乳于培養皿中，加入少許5%冰醋酸進行凝固，凝固的膠片用水漂洗，放入烘箱80 ℃烘干，稱量、計算干膠干重及含量；用pH計測量膠乳的pH。

硫醇、蔗糖、無機磷及粗酶液蛋白含量測定：膠乳硫醇含量參考魏芳等（2012）的DTNB試劑法進行測定；膠乳蔗糖含量采用蒽銅試劑法進行測定（Ashwell，1957）；膠乳無機磷含量測定采用鉬酸銨比色法（Taussky and Shorr，1953）；膠乳粗酶液蛋白含量測定參考袁坤等（2011）的方法；膠乳鎂離子含量用原子吸收分光光度計測定，根據鎂離子的標準曲線計算單位體積膠乳中鎂離子的含量；黃色體破裂指數參考程成等（2012）的方法進行測定。

1. 3 統計分析

試驗數據用Excel 2007和SAS 9.0進行統計分析。

2 結果與分析

2. 1 不同死皮程度橡膠植株膠乳產量、干膠含量及膠乳pH的變化

從圖1可看出，健康橡膠樹平均單株膠乳產量最高，為209.44 mL，隨著死皮程度的增加，膠乳產量均比健康橡膠樹顯著降低（P<0.05，下同），當死皮程度為3時，平均單株膠乳產量最低，僅為13.56 mL，說明橡膠樹死皮可嚴重降低膠乳產量。健康樹的干膠含量約30.00%，隨著死皮程度的增加，死皮橡膠樹的干膠含量均顯著上升，死皮程度為3時，干膠含量達57.51%（圖2）。不同死皮程度植株膠乳的pH隨死皮程度的增加總體上呈下降趨勢，其中死皮程度3膠乳的pH顯著低于健康樹，但不同死皮程度植株間膠乳的pH差異不顯著（P>0.05，下同）（圖3）。

2. 2 不同死皮程度橡膠植株膠乳硫醇、蔗糖、無機磷及粗酶液蛋白含量的變化

如圖4所示，與健康樹相比，不同死皮程度橡膠植株的膠乳硫醇含量顯著降低，但不同程度死皮植株間的膠乳硫醇含量差異不顯著。健康樹的硫醇含量最高，約0.43 mmol/L，不同死皮程度植株膠乳硫醇含量均低于0.20 mmol/L，健康樹的硫醇含量是死皮樹的兩倍多；隨著死皮程度的增加，膠乳蔗糖含量呈上升趨勢（圖5）；無機磷含量在死皮發生后顯著降低，其變化趨勢與硫醇含量相似（圖6），健康樹膠乳無機磷含量接近30.00 mmol/L，而死皮樹膠乳無機磷含量均低于15.00 mmol/L；從圖7可看出，不同死皮程度植株膠乳的粗酶液蛋白含量間差異不顯著。

2. 3 不同死皮程度橡膠植株膠乳黃色體破裂指數及鎂離子含量的變化

如圖8所示，隨著橡膠樹死皮程度的增加，其膠乳黃色體破裂指數均顯著提高，其中健康樹膠乳黃色體破裂指數為15.00%，而嚴重死皮樹膠乳黃色體破裂指數為55.22%，是健康樹的3倍多。從圖9可看出，不同死皮程度植株膠乳鎂離子含量的變化趨勢與黃色體破裂指數相似，均隨死皮程度增加而顯著上升，其中健康橡膠樹膠乳中鎂離子含量為10.63 mmol/L，而嚴重死皮橡膠樹膠乳鎂離子含量高達41.57 mmol/L，約是健康樹的4倍。

3 討論

橡膠樹死皮嚴重制約橡膠產量的提高，危害橡膠產業的發展。膠乳各項生理參數反映了橡膠樹乳管系統的代謝水平及產排膠特性（Eschbach et al.，1984）。本研究結果表明，死皮橡膠樹膠乳中除粗酶液蛋白含量無明顯變化外，其他各生理參數均發生較大變化，其中，隨著死皮程度的增加，膠乳產量顯著降低，膠乳干膠、蔗糖、鎂離子含量及黃色體破裂指數增加，膠乳pH、硫醇及無機磷含量降低。正常范圍的膠乳生理參數有利于膠乳再生和合成系統的維護，一旦膠乳生理紊亂，膠乳合成即難以循序進行而導致橡膠樹出現病態。

膠乳產量和干膠含量是衡量橡膠樹產膠能力的重要指標，反映了膠乳的合成與再生能力（梁尚樸，1992）。本研究結果顯示，死皮發生后膠乳產量顯著降低，干膠含量則呈上升趨勢，二者呈負相關，說明死皮的發生可導致膠乳合成和再生能力受阻，進而致使植株的膠乳產量下降。本研究中，死皮發生后膠乳pH明顯下降，可能抑制了乳管細胞中某些酶的活性，進而阻礙膠乳再生，致使死皮發生后膠乳產量下降，與Eschbach等（1984）、王岳坤等（2014）的研究結果一致。

硫醇能清除乳管細胞代謝過程中所產生的有毒氧，減少有毒氧對乳管細胞的傷害，并阻止黃色體膜降解、保護黃色體完整性（校現周，1996；魏芳等，2012）。本研究中橡膠樹死皮發生后硫醇含量顯著降低，說明死皮樹的膠乳活性氧清除能力下降，導致過多積累的有毒氧對乳管細胞造成危害，使死皮樹膠乳產量下降，進一步證實了朱德明等（2012）的觀點，即硫醇含量過低會使乳管系統非酶促保護系統能力減弱，從而誘發橡膠樹死皮的發生；死皮橡膠樹中膠乳硫醇、無機磷含量均呈下降趨勢，進一步說明死皮橡膠樹乳管系統代謝能力減弱，活性氧的清除能力下降，膠乳再生受阻，進而導致死皮樹膠乳產量明顯降低，與Putranto等（2015）的研究結果一致。

蔗糖是橡膠生物合成的原料（黃德寶等，2010）。本研究結果表明，隨著死皮程度的增加，橡膠樹膠乳中的蔗糖含量顯著增加，可能與死皮樹中蔗糖的分解代謝不足有關（Eschbach et al.，1984）；粗酶液蛋白含量無明顯差異，說明該指標對死皮不敏感。

黃色體破裂指數反映了膠乳中黃色體的完整性，與乳管堵塞、膠乳停排及橡膠樹死皮密切相關（楊少瓊和熊涓涓，1989；程成等，2012）。本研究中，黃色體破裂指數隨著死皮程度的增加而顯著增加，說明黃色體的穩定性逐漸喪失。吳明等（2015）研究發現，鎂離子隨著黃色體的破裂而釋放出來，通過中和膠乳中大量的負電荷使膠乳原位凝固，進而導致死皮現象發生。范思偉和楊少瓊（1995）的研究也發現，隨著死皮程度的增加，黃色體破裂指數逐漸增大，黃色體破裂后其致凝物質（如鎂離子）釋放出來引起膠乳原位凝固，并導致死皮發生。

以往關于橡膠樹死皮膠乳生理參數的研究，主要是直接對比健康樹和死皮樹膠乳生理參數的差異，且所涉及的生理參數只有少數幾個，未能全面反映死皮發生過程中膠乳生理的變化。本研究首次較全面地分析了橡膠樹不同死皮程度植株膠乳各生理參數的變化，反映了各生理參數與橡膠樹死皮發生間的相關性，其中一些生理參數可作為死皮早期預測的關鍵指標，供死皮發生機理研究參考。

4 結論

本研究結果表明，橡膠樹膠乳硫醇、無機磷、鎂離子含量及黃色體破裂指數等生理指標與橡膠樹死皮程度密切相關，可作為橡膠樹死皮早期預測的關鍵指標。

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（責任編輯 思利華）