聚乙二醇胁迫下茶树咖啡碱合成酶基因的差异表达

应用荧光定量PCR的方法对茶树咖啡碱合成酶基因在PEG胁迫下的表达情况进行分析。结果显示,与对照相比,PEG胁迫下咖啡碱合成酶基因表达量随着胁迫时间延长呈现出先升高后降低的变化特点,胁迫的12 h内表达量明显上调,胁迫6 h表达量最大,之后明显下降,相对表达量变化范围为0.13~10.97。     

茶树咖啡碱合成代谢中N-甲基转移酶的研究进展

咖啡碱是茶叶中的主要品质成分之一,是一种黄嘌呤生物碱化合物,约占茶叶干重的2%-5%。在茶树中咖啡碱的核心合成途径为:黄嘌呤核苷甲基化反应生成7-甲基黄嘌呤核苷,再通过脱核糖反应生成7-甲基黄嘌呤,然后经过两次甲基化依次生成可可碱和咖啡碱。咖啡碱合成途径中转甲基化反应是通过N-甲基转移酶催化进行的,该酶是咖啡碱合成的关键酶。本文综述了茶树中N-甲基转移酶的基因克隆、结构、功能分析及表达调控等方面的研究进展。     

茶树与油茶嫁接选育低咖啡碱茶树品种初探

1茶与油茶嫁接研究目的与效果茶叶中咖啡碱是对人体有益的功能成分之一,有利尿、消毒等作用,但它对人体中枢神经系统有兴奋作用,老人、小孩、孕妇以及神经衰弱者,不宜饮用和食用。茶树咖啡碱含量一般在3~5%,而油茶咖啡碱含量很低,一般在0.5%以下,因此本试验尝试以油茶作砧木,茶树作接穗,用砧木影响接穗,来降低     

茶树生长素外运载体基因CsPIN3的克隆与表达分析

从实验室前期茶树冷驯化转录组测序结果中筛选拼接得到1条与其他植物PIN蛋白高度相似的EST序列,采用反转录PCR结合RACE技术从茶树中克隆到生长素外运载体基因PIN3的全长cDNA序列,命名为CsPIN3 (GenBank登录号为KP896474)。CsPIN3全长2654 bp,包含1926 bp的完整开放阅读框(ORF),编码641个氨基酸;生物信息学分析显示,CsPIN3编码的蛋白质分子量为70.15 kD,理论等电点为8.42,是一种非分泌性蛋白;亚细胞定位显示,CsPIN3主要分布于质膜上,在内质网中有少量分布,是典型的膜蛋白;氨基酸序列分析表明CsPIN3编码蛋白由两端的疏水区和中间的亲水区构成。疏水区内有多个跨膜螺旋,其中N端疏水区有5个跨膜螺旋,C端有4个,与水稻的PIN蛋白结构相似。亲水区存在2个可变结构域,还存在着糖基化位点和磷酸化位点以及调控PIN蛋白内吞作用的NPNXY保守内在构型(Inner Motif, IM),如PIN蛋白特有的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PID/PINOID)磷酸化活性位点--TPRXS(N/S)结构域;相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列具有较高的保守性,与杨树、葡萄、柑橘、烟草、番茄、马铃薯、和芝麻等植物的PIN序列相似性在80%以上,与茄科植物的亲缘关系最近。在拟南芥PINs蛋白中,AtPIN3与茶树CsPIN3的亲缘关系较近。组织表达特异性分析表明 CsPIN3在茶树根、茎、叶、花中均有表达,在花中的表达量较高,在茎、叶中的表达量略高于根部。实时定量PCR分析显示,CsPIN3在龙井43茶树越冬芽萌发阶段的表达量高于休眠阶段(休眠初期到膨大期之间),在茶芽萌动过程中表达上调的速度明显。推测该基因可能与茶树越冬芽休眠的维持和解除相关。     

茶树CsADH基因家族的鉴定和表达模式分析

ADH转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起重要的调控作用。本研究基于全基因组数据,从茶树基因组中鉴定到51个ADH基因,对其基因结构、进化关系、保守域、染色体定位进行分析,同时分析它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫和冷处理中的转录组数据。结果表明:51个茶树CSADH基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树ADH基因分为Ⅱ类;基因结构和保守基序分析发现相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;基因表达分析显示,CSADH基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的CSADH基因在PEG诱导的干旱胁迫和冷处理下存在差异表达,说明CSADH基因广泛参与茶树生长发育和响应非生物胁迫中发挥重要作用。茶树ADH基因家族的鉴定与表达分析,为深入解析ADH基因响应茶树生长发育和非生物胁迫中的功能及分子机制提供理论依据,进一步为茶树抗逆育种提供更多基因资源。     

茶树β-淀粉酶基因CsBAM3的克隆及其响应低温的表达模式

β-淀粉酶(BAM)是植物中参与淀粉水解的关键酶类,在应对非生物胁迫中发挥重要作用。从前期茶树冷驯化转录组分析中分离到1个参与淀粉代谢的差异表达基因,cDNA全长克隆及序列分析鉴定该基因为拟南芥BAM3同源基因,命名为CsBAM3。该基因编码548个氨基酸残基,与拟南芥的BAM1和BAM3一起归为第Ⅱ亚家族,推测为叶绿体定位、具有淀粉水解活性的β-淀粉酶编码基因。启动子克隆及序列分析显示该基因可能受生理节律、光、低温及多种激素等信号共同调控。CsBAM3在叶片中表达量最高,茎和花中表达量较低,根中基本不表达。CsBAM3在冷驯化初期被显著上调且一直保持相对较高的水平。成熟叶片及嫩芽(一芽二叶)中的CsBAM3均可以被4℃及0℃低温显著上调,且嫩芽中基因的表达量上调幅度明显高于成熟叶。模拟倒春寒低温条件下,检测不同萌发阶段新梢中CsBAM3的表达情况表明,CsBAM3在鲜叶初展的嫩芽中即可快速受低温诱导。以上结果表明,CsBAM3是茶树中调控淀粉水解的一个重要β淀粉酶编码基因,在茶树成熟叶和嫩芽受到不同低温胁迫时其表达可被快速诱导。     

茶树CsCCT基因家族的鉴定和表达模式分析

CCT (CO, COL和TOC1)家族基因,在植物生长发育和适应环境变化的过程中具有重要的调节作用。本研究利用生物信息学方法,对茶树基因组中鉴定到的44个CCT基因进行了基础生物信息分析,同时分析了它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫、茉莉酸甲酯胁迫和冷处理中的转录组数据。结果表明,44个茶树CsCCT基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树CCT基因分为COL (Constant-like)、PRR(Pseudo-response regulator)和CMF (CCT motif family);通过基因结构与保守基序分析发现,相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;顺式作用元件分析发现,激素、植物发育和胁迫响应都与顺式作用元件相关;基因表达分析显示,CsCCT基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,且部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的CsCCT基因在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫、茉莉酸甲酯胁迫和冷处理下存在差异表达,经RT-PCR分析CCT不同基因在茶树各组织表达有一定的差异和转录数据表达趋势基本一致。本研究为进一步揭示CsCCT在茶树生长发育以及抗逆响应...     

茶树TLP基因家族的全基因组鉴定及表达分析

植物类甜蛋白(thaumatin-like protein, TLP)不止能参与宿主的多种发育进程还参与了胁迫反应。目前TLP已经在多种物种中被发现,但是对茶树中TLP家族基因的研究较少。本研究基于茶树基因组数据库筛选鉴定出43个茶树类甜蛋白基因,分别命名为CsTLP1～CsTLP43,对其基因结构、进化关系、染色体分布等进行分析,并基于其转录组数据进行了不同组织、PEG诱导的干旱胁迫和盐胁迫下的表达模式分析。结果表明：43个茶树TLP基因分别定位在11条染色体,其中14号染色体分布最多,包括8条基因家族成员,各染色体上基因分布不均;CsTLP的氨基酸数量为208～429 aa,分子量是22.33～46.41 kD,理论等电点(pl)为3.66～9.08,亲水性(GRAVY)介于-0.328～0.241,不稳定指数(Instability index)为19.65～59.93;基于TPIA中的转录组数据进行表达模式分析,分析结果显示,CsTLP基因在茎和嫩芽组织中表达水平较高;茶树在干旱胁迫、盐胁迫处理下不同的CsTLP基因存在差异表达,部分基因表达量上升明显,该结果说明在茶树生长发育...     

茶树生长素响应因子基因CsARF1的克隆与表达分析

生长素响应因子(ARFs)是能够与生长素原初反应基因启动子区的生长素响应基元(TGTCTC)特异结合的一类转录因子,调控生长素应答基因的表达。采用SMART-RACE-PCR技术,获得茶树生长素响应因子基因CsARF1的全长cDNA序列(GenBank登录号为JX307853),并进行了生物信息学分析和表达分析。CsARF1基因cDNA全长3222 bp,包含2463 bp的开放阅读框(ORF),编码820个氨基酸残基。编码蛋白的分子量为49.35 kD,具有保守的N端DNA结合域B3和C端二聚化结构域IAA_ARF,中间区域富含谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有激活转录功能的可溶性蛋白。相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列与葡萄ARF8的相似性最高(83%),与番茄ARF8的亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR技术,检测该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同时期的表达情况。结果显示CsARF1在茶树越冬芽深休眠和萌动期表达量较高,表明该基因与茶树越冬芽的休眠维持及解除密切相关。     

茶树功能基因分离克隆研究进展

茶叶是世界上最流行的无酒精饮品之一,具有许多生理保健作用。在包括中国在内的许多国家,茶树是重要的木本经济作物之一,它含有许多有价值的次生代谢产物。最近十多年来,茶树分子生物学研究是茶叶科学中最活跃和进展最快的一个领域。分离和克隆重要的茶树功能基因,对揭示茶树优质、高产和抗逆的分子机理,对采用基因工程技术进行茶树遗传调控等都有重要意义。本文介绍了茶树功能基因分离克隆的研究进展,并对今后茶树功能基因的研究提出了展望。     

茶树miR529表达量与EGCG含量的相关性分析

EGCG是茶叶中的核心风味生化成分与关键生理活性成分,为了探明茶树miR529与EGCG含量的相关性,本研究以‘黄棪’茶树品种为材料,采用荧光定量PCR技术和高效液相色谱法测定miR529表达量和EGCG含量,并分析两者相关性,明确miR529对EGCG的调控模式。研究结果表明：茶树一叶中的miR529表达量最高,为1.04,与其他组织差异显著(P<0.05),其次为花,最后为茎;在不同成熟度的叶片中,整体上miR529的表达量随着叶片成熟度增加而下降;EGCG的含量变化规律与miR529的表达规律呈正相关,其调控类型为正向调控。     

茶树中性/碱性转化酶基因CsINV10的克隆与表达分析

基于课题组前期对茶树冷驯化系统的转录组测序分析结果,从中挑选出6条与中性/碱性转化酶基因高度相似的EST序列,电子拼接和RT-PCR验证后获得一条全长为2101 bp的核酸序列。该基因包含1923 bp的ORF,编码640个氨基酸,蛋白分子量为71. 8 kD,理论等电点（pI）为5.69。根据BlastX同源性比对显示该基因与荔枝LcNI相似性最高（80%）,为G100家族成员,属于中性/碱性转化酶基因,将其命名为CsINV10（GenBank登录号为KT359348）。对CsINV10氨基酸序列的系统进化树分析显示,其与木薯MeNINV8亲缘关系最近。进一步分析显示,CsINV10的氨基酸序列无N端信号肽,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白,并定位在叶绿体上。荧光定量PCR分析表明,CsINV10具有组织表达特异性,在茶树叶和花中的表达量最高,根系中最低。分析发现,低温（4℃）、干旱和盐胁迫分别处理茶树1 d后,成熟叶片中CsINV10的表达呈逐渐上升趋势;而在ABA条件处理下,该基因呈先升高后降低趋势,在处理5 d后基本不表达,表明该基因可能参与茶树对多种逆境胁迫的响应,这为后续进一步研究转化酶基因在茶树抗寒等逆境胁迫中的作用奠定基础。     

多组学视角下白化茶树次生代谢产物的研究进展

白化茶树品种属珍稀茶树资源,该树种氨基酸代谢显著富集,酚氨比较低,所制绿茶品质优异,具有广泛育种的潜力。目前关于白化茶树特征次生代谢产物形成的具体机理尚不清晰,茶树叶片颜色变化对次生代谢产物所形成的影响还尚不十分清楚,阻碍了白化茶树的大范围育种与大规模生产。本研究基于转录组、蛋白组及代谢组学研究视角,系统综述了近几年在白化茶树特征次生代谢产物氨基酸、茶多酚及咖啡碱的形成机理、分子机制及影响因素等方面取得的进展,以期为今后不同叶色品种茶树的弹性育种计划及天然产物的深度利用提供理论基础。     

茶树赤霉素受体基因CsGID1a的克隆与表达分析

GID1作为赤霉素信号转导的受体,在赤霉素作用中具有重要作用。采用同源克隆方法,利用RT-PCR和RACE技术在茶树中克隆到赤霉素受体基因GID1的cDNA全长,命名为CsGID1a (GenBank登录号为JX235369)。该基因全长1411 bp,开放阅读框1 023 bp,编码341个氨基酸。生物信息学分析显示,CsGID1a编码的蛋白分子量为38.53 kD,理论等电点为5.62;无信号肽位点,是非分泌性蛋白,具有1个跨膜区,基因被定位于细胞核内;CsGID1a氨基酸序列具有激素敏感性脂肪酶(HSL)家族蛋白的HGG、GXSXG功能域以及羧酸酯酶典型的三级结构;与其他物种的GID1相似性均在60％以上,与葡萄的相似性最大达87％、进化关系最近。荧光定量PCR结果显示,高浓度(1.0×10^–5 mol L^–1)GA₃能够下调CsGID1a的表达,5 h内的表达呈下降趋势;随着越冬茶芽萌动进程,CsGID1a表达量逐渐降低,特别在3月初萌发以后变化较大,推测赤霉素及其受体基因可能与茶树越冬芽解休眠相关。     

茶树bZIP转录因子基因CsbZIP1的克隆与表达定位

碱性亮氨酸拉链蛋白(bZIP)作为真核生物中分布最广、最保守的一类转录因子,参与多种生物学过程,尤其在植物抵御各种逆境胁迫中有重要作用。采用RACE和RT-PCR技术克隆到茶树bZIP转录因子基因全长cDNA序列,命名为CsbZIP1(GenBank登录号为JX050148.1)。该基因cDNA全长1515 bp,包含813 bp的完整开放阅读框(ORF),编码270个氨基酸,预测分子量29.484 kD;含有bZIP家族典型的BRLZ结构域碱性结构域和亮氨酸拉链,属于B_-zip1家族;系统发育树分析显示CsbZIP1属于bZIP转录因子F亚家族;亚细胞定位结果表明CsbZIP1主要定位于细胞核;qRT-PCR分析表明,4℃低温和NaCl盐胁迫处理均能诱导CsbZIP1的表达,表达量变化趋势都是随着胁迫时间先逐渐升高,到24 h时降低,ABA胁迫处理24 h抑制CsbZIP1的表达。推测CsbZIP1与茶树低温、盐等逆境胁迫密切相关。     

茶树CsMCC1和CsMCC2基因的克隆及表达特征性分析

组蛋白乙酰化修饰由组蛋白乙酰化酶(histoneacetyltransferases,HATs)和脱乙酰化酶(histonedeacetylase,HDACs)共同催化完成,是重要的表观遗传调控方式之一,在植物生长发育、逆境胁迫响应和激素响应的调控过程中均具有重要意义,但对茶树(Camellia sinensis)组蛋白乙酰化修饰的研究还比较少。本研究从‘福鼎大白茶’茶树中克隆获得了2个HATs家族的MCC (MEIOTIC CONTROL OF CROSSOVERS)基因:CsMCC1和CsMCC2,通过生物信息学分析、实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative PCR, qRT-PCR)和亚细胞定位试验对其功能进行解析。结果显示, CsMCC1和CsMCC2基因分别位于茶树1号和7号染色体,分别编码257 aa和269 aa,均属于碱性不稳定亲水性蛋白,与拟南芥AtMCC1具有高度相似的基因结构和蛋白空间结构。系统进化树和保守结构域分析表明,CsMCC蛋白与葡萄、番茄的同源蛋白有较近的亲缘关系, MCC蛋白序列高度保守,均含有GNAT保守结构,属于HAT蛋...     

茶树RAV基因家族鉴定与分析

RAV(Related to ABI 3/VP 1)基因家族对植物抗逆和调控植物生长具有重要作用。通过BLAST比对,从茶树基因组中共鉴别得到10个RAV基因,并将其命名为CsRAV1-CsRAV10。可划分为3个亚族,同一亚族内的基序和保守结构域则相对保守。分析顺势作用元件表明,CsRAV基因可能参与茶树的逆境胁迫响应和调控茶树的生长发育。分析基因表达的结果显示,不同的CsRAV基因在不同茶树组织的表达情况不同,在老叶和果实中表达量相对较高,而不同胁迫条件下,其表达情况同样存在一定差异。本试验为进一步研究CsRAV基因调控茶树生长发育和相应逆境胁迫提供一定的理论依据。