陈秋波
一、天然橡胶科学技术研究进展
（一）橡胶树产胶相关基因的克隆与遗传转化体系的建立
1．橡胶树产胶相关基因EST库的建立
目前已建成经过删除筛选之后的cDNA文库，完成与产胶相关基因的克隆，完成部分克隆DNA序列分析，并挑选其中部分克隆，进行DNA酶谱分析。结果表明，该亚cDNA文库95%以上含有插入的cDNA片段。
将首批100个与橡胶树产胶特异性功能基因相关的cDNA克隆进行DNA序列测定，并将所测定的序列进行Arabidopsis Database:ATH1.cds(25,470 sequences)和Arabidopsis-EST(117,170 sequences)分析，发现R-19、R-31、R-53和R-86四个克隆为上述Arabidopsis Database(cds,EST)中所未含有的新基因，这4个新基因正在准备进行功能鉴定。
2．橡胶树乳管特异表达蛋白hmgr1基因启动子的研究
本研究在分离hev、ref、hmgr1基因的基础上，通过基因步移法分离了hev、ref、hmgr1基因5’端启动子序列。并通过系列缺失构建了与GUS基因融合的hev启动子系列表达载体。体外表达的结果显示：-749～-292对启动子在乳管中特异表达是必须的。-749～-168是启动子的ABA应答区。利用基因枪瞬时表达实验结果显示，hev启动子可启动GUS基因在叶脉中的特异表达。而农杆菌介导转化烟草的研究结果表明：转基因烟草的任何组织器官均检测不到GUS的活性。上述实验结果表明，hev启动子为乳管特异表达启动子。
3.橡胶树NAD（P）H氧化酶基因克隆及其调控元件研究
在分离纯化橡胶树胶乳RNA的基础上，利用噬菌体建立了胶乳cDNA文库，进行胶乳特异的NADPH氧化酶基因克隆。首先根据已报道的其他植物上（水稻，拟南芥等）的NADPH氧化酶基因序列的保守区部分设计引物，以胶乳cDNA文库为模板，进行PCR扩增，结果得到约1100bp的序列，以此序列标记探针，通过杂交筛选胶乳cDNA文库，得到完整的橡胶树NADPH氧化酶基因序列设计引物，通过GENEOMIC WALKING的方法，分离该酶5’端非编码区700bp的序列。
4.橡胶树遗传转化体系建立
以GUS基因为外源基因，以花药愈伤组织为受体，用基因枪转化法已经获得10棵植株，其中已经有3棵移栽成活，其余植株已进行微繁殖。在愈伤组织阶段已经检测到GUS基因的表达。这些植株是否表达GUS基因有待进一步检测。以SOD基因为外源基因，以花药愈伤组织为受体，用农杆菌介导转化法已经获得胚状体。
（二）橡胶树死皮病相关基因的功能鉴定及表达调控的研究
为了验证橡胶树死皮是不是细胞凋亡现象，对死皮树的乳管进行了电镜观察，结果表明，死皮越严重，乳管中的黄色体膜破裂越严重，细胞核中的染色质凝固也越厉害，这和植物细胞凋亡的特性相吻合。
为了证实已克隆的cDNA（曾命名为Hbf，现命名为HbMyb1）是不是细胞凋亡负调控因子，用HbMyb1 cDNA转化抗性烟草品种（Nicotiana glutinosa），建立鉴定编程性细胞凋亡正、负调控因子模型。用TMV侵染和除草剂、紫外线诱导编程细胞凋亡的实验结果表明，HbMyb1有抑制细胞凋亡的作用，现正做Northern检测，观察不同转基因烟草植株中HbMyb1的表达量与抑制细胞凋亡表型之间的关系。为了研究HbMyb1的表达调控，利用GenomWalker技术克隆了HbMyb1 5’2103bp的前导序列，并利用序列缺失、点突变技术与胶乳瞬时表达系统鉴定启动子核心序列。
（三）橡胶树高产、高效采制技术与合适种植密度研究
1.橡胶树由下往上的割面规划及割胶技术研究
当橡胶树茎干离地面100厘米处的围径达到约50厘米时，量取根颈处的围径，然后将该处围径等分为4个或8个割面（s/4、s/8），各个割面的割胶年序均由根颈处开始依次向上排列。该割面规划法的低割面采用阴刀割胶：在上倾45°～50°、割线面外斜的割线上用拉刀由下往上割胶。采用该法割胶3a的结果表明，低割面s/4↑的产量、干含量和生长量等与对照（高100厘米处s/2）相当。目前尚未见关于系统研究往上割胶技术的报道。本研究探讨了往上割胶的割面规划理论与相关割胶技术，探索更适合于常规割胶的割面规划方法。
2.乙烯利刺激对橡胶树乳管细胞活性氧代谢和胶乳中几丁质酶活性的影响
研究三种浓度（1%、5%、10%）的乙烯利刺激中龄橡胶无性系RRIM600后，胶乳中活性氧产生和清除系统的变化，揭示了高浓度乙烯利刺激通过活性氧对乳管细胞产生伤害，而橡胶树可以忍受低浓度乙烯利刺激。以巴西橡胶树为材料，对乙烯（利）刺激胶乳黄色体中几丁质酶活性的影响进行了研究。结果表明，在乙烯（利）的有效刺激浓度范围内，随乙烯（利）浓度增加，几丁质酶活性增加；乙烯（利）持续刺激一段时间后，几丁质酶活性达到最大值；三种不同排胶特性品系（PR107、GT1、RRIM600）橡胶树在施用乙烯利刺激后胶乳中几丁质酶活性较未施用乙烯利刺激前均有所增加，其增加强度存在着品系差异，表现为：PR107＞GT1＞RRIM600。
3.橡胶树中规模推广级无性系热研7-18-55密度试验和橡胶树无性系PR107种植密度试验研究
分别以橡胶树无性系热研7-18-55和PR107为试验材料，研究3种种植密度500株/公顷、667株/公顷、833株/公顷对其生长、产量等性状的影响。结果表明，热研7-18-55的最佳种植密度以500株/公顷为宜，这有利于降低死皮率，减轻风害；从提高单位面积干胶产量为目的多因素综合考虑，PR107的种植密度应以略低于667株/公顷为宜。橡胶树的种植密度与橡胶树生长、产量及抗灾的关系十分密切，世界各植胶国一直重视对橡胶树种植密度的研究。不同的橡胶树无性系由于遗传基础不同，其株型和长势会有一定的差异，因而要求的最佳种植密度也有所不同。因此，对不同的橡胶树品系作种植密度方面的研究，具有重要的理论和实践意义。
（四）橡胶树组织结构与抗逆性、产胶量的关系研究
1.巴西橡胶不同抗风性品系木材胞壁纤丝角研究
首次研究报道了橡胶树木材活木纤维胞壁纤丝角特征及其与树木抗风力的关系。应用X射线（002）衍射的Cave法，对巴西橡胶树的13个具有同抗风力的品系PR107、海垦1、RRIM600、PB86、GT1等的主干和枝干木材纤维壁的（微）纤丝角，进行了初步测试分析。结果表明：主干和枝干木材纤维壁S2层的纤丝角度较小，弱抗风品系的纤丝角度较大，主干木材纤丝S2层的纤丝角小于枝干木材的纤丝角度。资料表明，橡胶树不同品系之间的抗风力的差异性，与其树冠的大小、形态、枝叶密度、分枝方式，以及木材特征等诸多因子有关。木材的特征较为稳定，对橡胶树抗风品系的鉴别具有较重要的意义。
2.巴西橡胶树生长和导管结构与橡胶产量的关系研究
包括研究巴西橡胶树嫁接无性系RRIM600和PR107的树干茎围生长量、嫁接愈合线附近的接穗及砧木的导管结构特征、干胶产量四者相互间的关系。结果表明：在2个品系内，茎围与干胶产量呈显著或极显著的正相关。PR107的茎围与接穗的导管孔径、导管密度呈显著的正相关，与砧木的导管密度呈显著的负相关，而RRIM600的这些参数间相关不显著；2个品系的导管结构与干胶产量的相关关系均未达到显著水平。导管结构与树干生长、干胶产量关系的不确定性，说明木质部导管结构不是影响橡胶树生长和产量的主要因子。这方面的研究成果对认识橡胶树生长与产胶的生理机制，对橡胶树选育种工作，都有较重要的参考意义。
3.茉莉酸在巴西橡胶树伤害防卫结构形成中的作用研究
巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）芽接树的萌发受机械伤害时外施茉莉酸（JA）对2种防卫结构创伤周皮和乳管的形成的影响。结果表明：①割伤幼茎树皮直至形成层或刮伤幼茎树皮去掉表皮和2～3层皮层细胞，都能在6天后看到诱导维管形成层分化出次生乳管。在伤口上施用JA或JA生物合成的前体亚麻酸（LA），能够使伤害诱导的乳管增加；而施JA生物合成的抑制剂indomethacin（IND）则产生抑制伤害诱导乳管分化的作用。②割伤或刮伤都能诱导形成创伤周皮，而在伤口施用JA和IND，JA可能不参与诱导创伤周皮的形成。③施用乙烯利和6-苄基腺嘌呤（BA）都不能引起创伤周皮形成，但BA能促进伤害诱导的创伤周皮细胞层数目增加。应用本研究成果可开发出割胶生产中外施茉莉酸提高产胶量的新技术，对增进天然橡胶生产的经济效益有重要意义。
（五）橡胶树组织培养
1.橡胶树新种植材料——自根幼态无性系研究
比较橡胶花药体细胞幼龄植株微繁苗无性系与老态的供体无性系（对照）的大田表现。结果表明，橡胶微繁无性系离地50厘米处平均茎围围对照的130.3%，花药体细胞植株离地50厘米处平均为对照的109.1%-120.2%，头4年平均单株干胶产量为对照的129.9%-146.3%。自根幼态无性系和供体无性系相比，这2割性状均达显著差异。说明橡胶自根幼态无性系是一种速生、高产的种植材料。以花药体细胞幼龄植株为材料通过微繁方法培育的微繁苗，其大田表现国内外尚未见报道。本项研究进一步揭示了橡胶树自根幼态无性系的优良特性，为生产上更新，换植速生、高产品种提供了科学依据。
2.温度对巴西橡胶树微体繁殖的影响
温度对橡胶树腋芽和顶芽微繁效率影响的研究。结果表明，腋芽和顶芽微繁的繁殖系数Pe28℃和30℃＞26℃，萌生枝直径（培养后期）Pe28℃略大于30℃和26℃，萌生枝和萌动芽数量Pe30℃和28℃＞26℃，枯顶数量Pe30℃略大于28℃和26℃。这些指标综合说明，培养温度以28℃最佳。在28℃条件下，腋芽和顶芽萌生枝的生长嘴快时期分别是第20天至第30天和第20天至第40天，低于日均生长量的日期都是第50天前后。因而，继代1次的时间不宜超过50天。本研究结果实现了确定适宜培养温度和繁殖1代所需时间的预期目的。从而解决了橡胶树组织培养技术中的一个重要条件，具有较重大的实践意义。
（六）天然橡胶胶乳加工工艺原理和方法
1.“胶乳法”氯化天然橡胶（CNR）干燥过程水分传递特性的研究
用热重方法研究了“胶乳法”氯化天然橡胶颗粒干燥过程中的水分传递规律。结果表明，含水量和干燥温度对物料水分扩散系数有显著影响，粒度和空气流量对扩散系数影响不大。干燥过程中扩散系数随着水分减少而增加，水分内部扩散系数为0.005-0.05mm2/min。该研究的目的是揭示“乳胶法”CNR干燥规律及特性，为“乳胶法”CNR干燥工艺及设备的选择、降低干燥成本、优化工艺条件、提高产品质量提供理论依据。
2.“乳胶法”氯化天然橡胶恒压过滤特性研究
通过恒压过滤试验，用比阻法和可压缩系数法研究了“胶乳法”氯化天然橡胶悬浮液过滤的难易。同时，研究了滤液温度和浓度对过滤速率的影响。到目前为止，关于CNR制备中液固侵入分离的研究报道甚少，“胶乳法”CNR过滤特性则未见报道。本研究结果表明，“胶乳法”生产的CNR粒径很小，平均粒径0.65μm，0.75μm以下的占75%以上，分离极其困难。进行“乳胶法”氯化天然橡胶恒压过滤特性研究目的是了解“乳胶法”CNR的可分离性能，为“乳胶法”CNR液固分离工艺及设备的选择、降低分离成本、优化工艺条件、提高产品质量提供理论依据。
3.对小颗粒“乳胶法”氯化天然橡胶干燥动力学模型的研究
用TG/DTG方法研究了小颗粒“胶乳法”氯化天然橡胶物料（CNR）的干燥过程中干燥速度变化的阶段性，温度、空气流量对干燥速率的影响。结果表明，“乳胶法”氯化天然橡胶小颗粒的干燥过程主要由生速、恒速和降速阶段组成，干燥曲线为典型的指数曲线；温度对干燥速率的影响比空气流量更显著。经拟合，page方程能更好地描述整个干燥过程。在试验温度60-100℃空气流量10-100ml/min的范围内，描述干燥过程的数学模型为：MR=exp(-206.2e-2734.4/Tt1.5483)。
4.低蛋白天然胶乳的制备及其性能研究
应用2709碱性蛋白酶和稳定体系并用脱除天然胶乳（NRL）蛋白质的生物化学方法，在国内首次进行了低蛋白天然胶乳（LPNRL）的贮存、应用等一系列性能的试验。结果表明：①2709碱性蛋白酶与稳定体系并用对鲜胶乳的脱蛋白效果较好；②所制备的LPNRL的氮含量为0.06%-0.07%，水溶性蛋白（WSP）含量为1.8μg/g胶膜，达到国际上同类型产品的先进水平；③与正常NRL相比，LPNRL的硫化速率稍慢，但其硫化胶乳的贮存性能稳定，成膜性能良好，其干胶膜的物理性能稍低，但差别不大。我国开展LPNRL的研究，对降低NRL制品的吸湿性、导电性和生热性，减少其过敏性，从而将NR制成无毒、按群的“医用级材料”，扩大其在医用、保健、电工以及其他对胶乳蛋白质含量有限制要求的制品中的应用，增强国产胶乳国内外市场的竞争力，具有重要意义。
二、转型时期中国天然橡胶产业科技重点研究方向
（一）橡胶树分子生物学基础
利用现代分子生物学和基因工程技术，改良橡胶树的产胶性状及将外源目的基因导入橡胶树，使橡胶树能生产具有高附加值的外源目的基因产物，拓宽中国天然橡胶产业的外延，促进中国天然橡胶产业的升级换代，提高中国天然橡胶在国际市场的竞争能力，从而加速中国橡胶树良种化研究进程。转基因橡胶树的研究成功不仅将使橡胶树成为具有广泛应用前景的植物生物反应器，同时，也为橡胶树的育种工作开辟了一条更主动、更直接的途径。无疑，这将极大地改进育种周期长、良种选出率低的传统橡胶树的品种选育工作。
（二）橡胶树胶木兼优新品种的培育
天然橡胶和木材都是中国短缺的重要物资。由于资源条件的限制，中国天然橡胶和木材的生产严重不足，已成为世界第二大天然橡胶和木材进口国。因此，引进橡胶树速生高产种质材料，培育和推广橡胶树胶木兼优品种，开发兼具经济林和用材林双重特色的新型植胶业，提高天然橡胶产量，开发可持续供应的优质木材生产基地，发展创汇林业，不但可全面提高产业的经济效益和加入WTO后的国际市场竞争能力，同时对发展中国热带经济，保护森林资源，改善生态环境，保障中国国防和国民经济建设对天然橡胶和木材的需求都具有十分重要的意义。因此，引进速生高产的优良种质材料，在进行适应性试种的同时，开展育种利用研究，培育适合中国植胶区环境条件的橡胶树胶木兼优品种甚至是速生用材树种在生产中推广应用，将可开发兼具经济林和用材林双重特色的新型植胶业，为中国植胶业的持续稳定发展提供基础保障。
（三）橡胶树特异种质资源的收集及现有种质的保存和高效利用
种质资源是选育种的物质基础，一个优良特异种质的成功开发，往往可以带动一个产业的发展。世界各主要植胶国对橡胶树种质资源的收集、保存和开发利用都极为重视，自20世纪50年代以来，曾多次组织重返巴西亚马逊热带丛林，搜集巴西橡胶树种质资源。中国已从马来西亚种质中心引回野生橡胶种质8000份，成活6000份，现保存在中国热带农业科学院的橡胶树种质资源圃（库）内。但由于基本建设方面重视不够，资金投入不足，已出现部分种质生长不良、个别种质缺失、园圃残缺等隐患。因此，继续引进国内外优良种质材料，对原有种质资源圃进行改造和完善，在保存好珍贵种质材料的基础上，加速开发利用研究，无疑是当前橡胶树选育种研究的主要任务之一。只有充分利用橡胶树种质资源，并与中国现有的抗风、抗寒种质材料相结合，才能加速中国橡胶树选育种进程，培育出适合中国植胶区环境特点的优良品种在生产种推广应用，从而带动中国植胶优势产业带的发展，促使天然橡胶产业全面升级。
（四）微型割胶新技术的研究和推广
橡胶树微割技术首先在采胶技术理念方面有重大创新，表现在排胶机制等方面与传统排胶理论有重大差别；橡胶树微割技术在增产刺激技术方面有新的突破，改液体载体间接刺激为气体直接刺激；在割胶技术方面也有新突破，改较大范围的割胶创伤为小范围的割胶创伤；此外，橡胶树微割技术在提高割胶劳动生产效益上也有重大的突破。通过进一步完善微割及其配套技术，形成一套适合中国植胶环境特点的比较完善的橡胶树微割技术体系。采胶工人人均割株将从现在的1000株提高到3000-4000株；人均产量从现在的每个胶工3吨左右提高到10吨以上；胶工收入将在现有年收入5000-6000元的基础上提高到1万元以上；胶工每人的生产效益将增加2倍以上；天然橡胶生产的直接成本可降低15%-21%。极大地提高劳动生产率和产业竞争力。
（五）可持续发展的橡胶林生态资产与服务功能
胶园生态系统服务功能的内涵主要包括自然生产（橡胶与木材）、生物多样性的产生与维持、调节气候、有机质的合成与生产、营养物质的贮藏与循环、土壤肥力的更新与维持、环境净化与有害物质的降解、有害生物的控制、减轻自然灾害、心理感官和精神益处等许多方面。人们已经认识到生态系统服务功能是人类生存与现代文明的基础。研究发现科学技术能影响生态服务功能，但是不能替代自然生态系统的服务功能。由于人类对生态系统服务功能及其重要性的不了解，导致了生态环境的破坏，从而对生态系统服务功能造成明显损害，威胁人类的健康与安全，危机社会经济的发展。随着对可持续发展机制的深入研究，人们发现维持和保护生态系统服务功能是实现可持续发展的基础。中国的胶园生态系统主要是在热带灌丛草地、稀树草原、灌木林和热带次生雨林上建立起来的人工生态系统。在取代天然生态系统以后，其生态过程所体现的生态服务功能及其价值在量上和质上发生了哪些变化，一直是人们广为关注的问题。为了正确评价胶园生态系统，促进中国天然橡胶产业的持续发展，深入研究胶园生态系统的服务功能并对其进行价值评估，为橡胶基地建设与发展提供重要依据。
（六）橡胶树高产高效综合栽培技术体系
在现有单项成熟技术的基础上进行组装、集成和配套，建立适合中国不同垦区减灾、持续高产、优质、高效综合的第二代胶园栽培技术体系。预期可提高橡胶单位、面积产量20%以上，年增加天然橡胶产量7.22万吨，提高采胶劳动生产率30%-50%，降低生产成本18%-20%，年增收节支7亿-8亿元，同时提高橡胶质量。这对确保中国经济和国家安全建设发展需要的天然橡胶自给量，为中国天然橡胶生产企业如国有橡胶农场摆脱经济困境、发展生产、稳定繁荣南疆，帮助农民脱贫致富，增加地方财税收入提供技术支撑，对巩固中国的天然橡胶生产基地，提高国际市场竞争力等都有十分重要的意义。
（七）橡胶病虫害监测和重要病害预测预报
在橡胶种植区，对橡胶树病虫害，尤其是境外已经发生严重危害而中国尚未报道的病虫害的危害种类、发生情况、成灾的环境条件做全面调查，收集图文资料，通过汇总和学名校订，编印出《中国橡胶病虫害名录》，从而为中国橡胶生产部门的品种选用和科研部门组织重点科研攻关提供依据；对橡胶树白粉病和炭疽病等重要病害，根据近年来橡胶品种结构、割胶和栽培技术的新情况，在原有的预测预报技术基础上，进一步收集病害流行资料，建立更加贴近实际的测报模型，完善预测预报体系，提高预警的准确率和增强预见性，力争通过互联网发布预测预报，使病害动态信息及时送达生产部门，为及时、高效防治病害提供技术支撑。
（八）橡胶树重要病虫害灾变的生态学和生物学基础
通过生态学、传统生物学和分子生物学手段，揭示橡胶白粉病、炭疽病、褐皮病、根病和割面溃疡病成灾的生态学和生物学机制及关键因子，为提高综合防治技术水平、探索新的防治途径和制定防治策略提供技术支撑和奠定理论基础。
（九）胶乳分散凝固集中加工工艺与质量一致性
天然生胶和浓缩胶乳的质量一致性是长期以来困扰中国天然橡胶生产的难题，以中国目前的生产技术和未来发展的新技术为对象，研究天然生胶和浓缩胶乳生产过程中的质量影响因素，包括农业因素和工艺因素，寻找天然橡胶生产质量一致性的方法。以胶园凝固、家庭凝固、收胶站凝固的凝块为对象，研究标准胶、子午线轮胎胶等的新技术、新工艺、新方法及这些胶种的性能和应用性能以及推广应用。
（十）天然橡胶加工基础理论
通过基础理论研究以解决天然橡胶加工中的关键技术问题，为新产品开发提供基础。主要内容有：①天然胶乳氯化反应动力学研究，为加速中国天然胶乳生产氯化橡胶技术提供理论依据。②子午线轮胎胶贮存性能研究，揭示子午线轮胎橡胶常温下贮存和加热加速贮存的内在联系、微观结构的变化影响宏观性能的本质，探讨预测子午线轮胎橡胶安全贮存期的方法。③纯化天然橡胶应用性能研究，为天然橡胶在医疗制品方面的广泛应用提供技术支撑。④天然胶乳化学接枝改性研究，为化学接枝改性胶乳的生产和应用提供理论依据。⑤纳米天然橡胶研究，解决纳米天然橡胶和胶乳的性能及在轮胎工业和医疗制品方面的应用性能。⑥天然胶乳环氧化动力学研究，建立可以预测各种参数变化的数学模型。⑦天然橡胶共混研究，为天然橡胶的进一步开发，开辟天然橡胶利用的新途径提供技术支持。⑧胶乳法氯化天然橡胶应用性能研究，为胶乳法氯化天然橡胶的推广应用打下基础。
（十一）天然橡胶加工新设备研制
以胶乳凝块和分散凝固凝块为对象，研究中国天然橡胶年产2万-3万吨大型加工设备，包括胶乳输送装置，高效快速造粒机和打包机，大型干燥设备等的设计及其推广应用。同时，与马来西亚、泰国引进合作研究大型干燥设备。以满足中国天然橡胶加工调整布局的需要。(科技和产业)
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