Các nghiên cứu sinh học phân tử về sự kích thích Ethylene lên sự sản xuất nhựa ở H. brasiliensis

So với sinh lý và sinh hóa của sự kích thích ethylene lên sự sản xuất nhựa, các tiến trình về cơ chế phân tử cơ bản đã tụt hậu. Cho đến nay, chỉ có một vài gen phản ứng với ethylene được phân lập và xác định ở H. brasiliensis.

Kush và cộng sự lần đâu tiên đã báo cáo về một số gen chuyên sản xuất nhựa bị tác động bởi ethylene ở H. brasiliensis.11 Hevein, giống như lectin có liên quan đến sự đông đặc của nh

ựa cây qua trung gian ethylene.12-14 Glutamine synthetase (GS) là một enzyme chính của quá trình chuyển hóa nitơ, và chu trình tổng hợp GS-glutamate có thể là con đường chính cho quá trình tổng hợp axit amin và protein cần thiết cho sự hồi phục nhựa.6 Ethylene có thể làm tăng hoạt động của GS và nồng độ mRNA trong các tế bào nhựa H. brasiliensis, cho thấy rằng GS đã tham gia vào việc kích thích sản xuất cao su cùng với ethylene.6 MnSOD có chức năng như một superoxide scavenger. Nồng độ MnSOD cao do ethephon gây ra có thể giúp ngăn ngừa rối loạn lutoid bằng các gốc tự do superoxide,15 dẫn đến tăng tốc độ dòng chảy của nhựa.

Quá trình sinh tổng hợp cao su tự nhiên được biết là diễn ra theo sinh hóa bằng con đường menvalonate, bao gồm 6 bước xúc tác bởi các enzyme tương ứng.16 Cả 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A synthase (HMGS) và 3-hydroxy-3- methylglutaryl-coenzyme A reductase (HMGR) đã được chứng minh là tham gia vào các bước đầu tiên của quá trình tổng hợp cao su. Hai enzyme này có thể hoạt động cùng nhau để phản ứng với việc cung cấp chất nền cho sự tổng hợp cao su.17 Có ba gen HMGR như hmg1, hmg2 và hmg3, được phát hiện trong cây cao su.18,19 Gen hmg1, được cho là phụ trách quá trình sinh tổng hợp cao su, gây ra bởi ethylene. Nhưng thú vị là, ethylene không thể ảnh hưởng đến hoạt động của HMGR.20 hmg2 có thể liên quan đến các phản ứng phòng vệ chống lại các vết thương và các mầm bệnh và hmg3 có thể liên quan đến qua trình sinh tổng hợp isoprenoid của gen giữ nhà.19,20 Một nghiên cứu gần đây cho thấy ethephon ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen HMG-CoA synthase và hoạt động của enzyme, 10,21 đây chính là báo cáo đầu tiên về tác dụng tăng tốc của ethephon lên quá trình sinh tổng hợp cao su.

Giống như các hợp chất isoprenoid khác, con đường sinh hóa dẫn đến quá trình sinh tổng hợp cao su bắt đầu bằng việc tổng hợp isopentenyl pyrophosphate (IPP). FDP synthase xúc tác sự tổng hợp chất nền thông thường cuối cùng trong quá trìn sinh tổng hợp isoprenoid. FDP synthase là một chi nhánh và được coi là một enzyme quy định trong con đường này.5 Adiwilaga và cộng sự đã báo cáo rằng mức biểu hiện của FDP synthase không bị ảnh hưởng đáng kể bởi việc điều trị bằng hoóc môn.5

Cao su tự nhiên được sản xuất bằng một chất chuyển vị cao su (RuT). RuT (cis-prenyltransferase), là enzyme chủ chốt trong quá trình tổng hợp cao su, sử dụng allylic pyrophosphate để bắt đầu các phân tử cao su và IPP để tạo thành polymer. Luo và cộng sự và các nghiên cứu của chúng tôi cho thấy ethephon cũng không ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen và hoạt động của RuT.22

Jiahong Zhu and Zhili Zhang