茶树CsbHLH2基因克隆及表达分析

植物bHLH（碱性螺旋环螺旋）转录因子是植物体内一类重要的转录因子,在植物的生长发育以及胁迫应答过程中发挥着重要的调控作用。本研究以茶树品种陕茶一号为材料,采用同源克隆法从陕茶一号叶片cDNA中克隆了1个bHLH转录因子CsbHLH2。生物信息学分析表明,CsbHLH2开放阅读框（ORF）为714βbp,编码1个297个氨基酸的蛋白,预测分子量58.4βkD,等电点为5.14,氨基酸序列比对显示该蛋白与其他高等植物的bHLH蛋白具有较高同源性。拟南芥原生质体亚细胞定位表明,CsbHLH2编码蛋白定位在细胞核上。实时荧光定量PCR结果分析表明,CsbHLH2基因在茶树不同组织部位中均有表达,但是在幼叶中表达量最高;不同激素处理结果显示,CsbHLH2受SA、ETH、MEJA诱导。     

茶树对硒吸收累积特性及其硒调控相关基因的表达分析

本文采用沙培试验,从动态角度研究了不同时间和不同浓度下茶树对硒的吸收累积规律,并分析相关基因的表达特点。结果发现,茶树不同部位对硒的累积量存在较大差异,大部分硒保留在根部,在其体内的迁移率较低,硒的累积量和外源硒浓度、培养时间显著相关;当外源硒浓度在0~0.05 mmol·L^-1时,茶树长势良好,但当浓度高于0.10 mmol·L^-1时,茶树表现出中毒症状。荧光定量PCR分析发现,转录因子CsbHLH62及茉莉酸信号途径中的关键基因丙二烯环化氧化酶基因（CsAOC）和脂氧合酶基因（CsLOX6）受到高浓度硒的诱导表达,相关性分析表明,这3个基因的表达量与根系硒含量呈显著正相关。本研究表明,茶树各部位对硒的累积与外源硒浓度和培养时间显著相关,基因CsbHLH62、CsAOC和CsLOX6可能在该过程中发挥着重要作用。     

茶树硝酸根转运蛋白基因NRT2.5的克隆及表达分析

通过RACE克隆从茶树[Camellia sinensis (L.)]叶片中获得NRT2.5基因cDNA全长序列。所得基因序列全长为2 457 bp,其中开放阅读框为1 362 bp,编码454个氨基酸,推测蛋白分子量为48.7 kD,理论等电点为9.63。生物信息学分析表明,该基因与可可树、拟南芥等的NRT2.5基因具有高度同源性,且其编码的蛋白质具有NRT家族共有的结构特征。实时定量PCR分析表明,NRT2.5基因在茶树不同组织中均有表达,但主要在成熟叶和根中表达;不同氮浓度处理后,茶树NRT2.5基因在低浓度下的表达量高于高浓度下。     

茶树CsSnRK2.1、CsSnRK2.2基因的克隆及在非生物胁迫中的响应

蔗糖非酵解型蛋白激酶（SnRK）是一类广泛存在于植物体内的丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,其中SnRK2家族在植物非生物胁迫响应过程中起着十分重要的作用。为了探究茶树SnRK2家族基因响应逆境的分子机制,本研究克隆了两个茶树SnRK2家族基因,并分别命名为CsSnRK2.1（GenBank登录号：MG026837）和CsSnRK2.2（GenBank登录号：MF662805）,生物信息学分析表明CsSnRK2.1和CsSnRK2.2分别编码358个和337个氨基酸,与拟南芥和玉米SnRK2蛋白激酶的同源性很高,均具有保守的ATP结合位点和Ser/Thr激酶活性结构域。在高盐、干旱和ABA胁迫下,CsSnRK2.1均能被诱导表达,且呈现先升后降趋势,而在低温和高温胁迫下表达量变化不大;CsSnRK2.2能强烈响应高盐胁迫,也能被高温诱导上调表达;表明它们可能与茶树抗逆密切相关。     

茶树乙醇脱氢酶基因家族的鉴定及其在白茶萎凋过程的表达分析

乙醇脱氢酶（Alcohol dehydrogenase,ADH）作为植物香气物质合成的脂肪酸代谢等途径中关键酶之一,对茶叶芳香物质的形成有着重要作用。从茶树染色体级别的基因组数据库中鉴定到19个CsADH基因家族成员。系统进化树显示,茶树的ADH基因家族成员分成6个亚家族;共线性分析发现,茶树和拟南芥、葡萄与猕猴桃的ADH基因家族之间分别存在2、4、12对共线性关系;茶树ADH基因家族含有1~13个外显子,编码其氨基酸的数目为236~669,分子量为26.15~73.83 kDa,且主要定位于细胞质和叶绿体,仅CsADH1定位于细胞核。此外,对上游启动子区域分析发现了大量与光响应、植物生长发育、胁迫和激素响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量检测发现,CsFDH2在萎凋4 h时表达量最高;CsADH4和CsADH10在萎凋32 h时表达量最高,分别是对照的4.11倍和3.54倍;CsADH3在萎凋48 h时达到峰值,略高于萎凋32 h的表达量;CsADH-like1在萎凋40 h时表达量达到最高值;CsADH-like3在萎凋24 h时表达量最高。以上结果为探究萎凋过程中乙醇脱氢酶基因对白茶脂肪族类芳香物质形成的分子机理提供参考。     

茶树R2R3-MYB转录因子CsTT2表达分析及功能初步鉴定

儿茶素是茶树中特色的次生代谢产物之一,是影响茶叶的品质与风味的主要组分,具有抗氧化、抗病毒、降脂减肥等药理功效。通过系统发育进化树分析、基因表达模式分析和分子生物学试验对茶树儿茶素生物合成相关调控因子CsTT2的功能进行初步鉴定。结果显示,CsTT2是R2R3-MYB转录因子,与拟南芥中调控次生代谢产物的MYB转录因子同在一个分支。在茶树品种顶芽组织中总儿茶素含量较高,CsTT2和儿茶素生物合成相关基因的表达水平也较高。亚细胞定位、酵母试验和双荧光素酶报告系统试验结果表明,CsTT2定位在细胞核中,其编码的蛋白是具有转录激活能力的调控因子,可以结合儿茶素生物合成关键基因ANR的启动子激活其表达。     

茶树橙花叔醇合成酶CsNES基因两个可变剪接转录本的功能分析

茶树橙花叔醇合成酶CsNES是催化(E)-橙花叔醇生物合成的关键酶。基于茶树全长转录本及基因组数据分析显示,橙花叔醇合成酶基因CsNES除全长转录本外,还存在两个较短的可变剪接基因亚型。利用5′RACE方法验证了CsNES基因分别在第二、三个外显子上存在可变的转录起始位点,并命名为CsNES-2和CsNES-3。体外蛋白重组显示,CsNES-2和CsNES-3表达产物均能够催化底物法尼基焦磷酸FPP生成(E)-橙花叔醇。基因表达分析显示,CsNES-2和CsNES-3在花中的表达量较高,在叶片中的表达水平较弱,而在嫩叶中的表达水平显著高于成熟叶片。在激素GA和MeJA处理下,CsNES-2和CsNES-3能够被MeJA诱导并上调表达。结果表明,CsNES基因存在5′端可变剪接事件,且其可变剪接产物具有催化活性,这为后续研究基因可变剪接机制对茶树萜类代谢的调控有重要指导意义。     

茶树CLH基因家族的鉴定与转录调控研究及其在白化茶树中的表达分析

叶绿素酶（Chlorophyllase,CLH）是叶绿素降解过程中的关键酶,将叶绿素a脱去植醇,形成脱植基叶绿素a。以白化茶树白鸡冠新梢叶片为材料,克隆获得3条CsCLHs基因cDNA全长序列,并进行生物信息学分析。结果表明,3条CsCLHs基因分布于2个亚家族,其蛋白质编码区（Coding sequence,CDs）长度为894~975 bp,编码氨基酸个数为297~324,蛋白质分子量为31.99~34.91 kDa,等电点为4.89~7.61,不稳定系数为38.94~48.24,其中CsCLH1.1和CsCLH1.2为不稳定蛋白,CsCLH2为稳定蛋白。Cell-PLoc亚细胞定位预测结果表明,3个CsCLHs蛋白均定位于叶绿体;而WolfPsort亚细胞定位预测结果显示,CsCLH1.1和CsCLH1.2定位于细胞质,CsCLH2定位于叶绿体。遮阴和恢复光照处理下的qRT-PCR结果显示,遮阴抑制白鸡冠叶片CsCLHs的表达,光照诱导白鸡冠叶片CsCLHs的表达。不同品种中CsCLHs表达模式分析表明,CsCLH1s在白化叶中高表达。另外,酵母单杂交结果表明,CsCDF5可以与CsCLH1.1和CsCLH2启动子结合。综上所述,CsCLHs在白化茶树叶片中可能参与叶绿素降解,在叶片白化过程中发挥重要作用,结果可为进一步探究茶树CLH基因家族的功能及茶树叶片白化机理提供参考。     

秋茶光合作用与品质成分变化的分析

以茶树品种龙井43为材料,测定8月19日和9月23日不同时间点茶树冠层处光强、叶片温度、光合参数、品质成分含量及品质成分合成基因表达,初步明确光强、叶片温度对秋茶光合作用及三者对秋茶品质成分积累和相关合成基因转录水平的影响。结果表明,秋茶叶片温度以及叶肉细胞光合活性是影响净光合速率的关键原因,并且叶片温度可能通过调控儿茶素合成基因CsPAL、CsF3′5′H、CsANS、CsUFGT及氨基酸合成基因CsGS、CsGOGAT、CsTS1表达来影响秋茶茶多酚、氨基酸含量。另外,秋茶冠层处光强和净光合速率与部分品质相关合成基因的表达水平具有显著相关性。     

茶树两个MYB转录因子基因的克隆及功能验证

第4亚组R2R3-MYB可能参与木质素合成的调控,从而影响植物的生长发育。本文利用RACE技术,克隆了两个茶树第4亚组MYB转录因子（CsMYB4-5和CsMYB4-6）。生物信息学分析发现CsMYB4-5氨基酸序列与金鱼草中的AmMYB330一致性为48.45%,与拟南芥中的AtMYB3一致性为44.79%;CsMYB4-6氨基酸序列与金鱼草中的AmMYB308一致性为69.80%,与拟南芥中的AtMYB4一致性为62.41%。实时荧光定量PCR分析表明两个基因均在根中高表达而在茎中低表达。原核表达分析表明,CsMYB4-5和CsMYB4-6的分子量分别为32 kD和27 kD左右。烟草转化实验表明,与野生型烟草相比较,转CsMYB4-6基因的烟草叶片的叶脉紧缩而脉间凹凸不平,老叶有白色斑点,而转CsMYB4-5基因的烟草老叶发黄。     

茶树WRKY转录因子CsWRKY17的克隆与表达分析

WRKY转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在调节植物的抗虫防御反应中发挥关键作用。然而,目前抗虫相关WRKY转录因子的研究还主要集中于草本植物中,木本植物中的研究还十分滞后,仍有大量WRKY未被发掘与鉴定。以茶树龙井43为试验材料,克隆了1个WRKY转录因子基因,命名为CsWRKY17。研究发现,CsWRKY17全长序列为1 141 bp,包含1个987 bp的开放阅读框,编码328个氨基酸。结构域分析表明,CsWRKY17基因具有1个典型的WRKY结构域和1个C₂H₂型锌指结构,属于第Ⅱ亚家族。同源比对及系统发育树分析发现,CsWRKY17与拟南芥的AtWKRY11和AtWRKY17同源关系最近。此外,CsWRKY17具有明显的组织表达特异性,并可被机械损伤、茶尺蠖取食或模拟取食、茉莉酸（JA）等外用激素处理诱导表达。亚细胞定位试验证实CsWRKY17定位在细胞核中。综上结果表明,CsWRKY17在细胞核中发挥功能,并很可能通过调节JA、脱落酸（ABA）、油菜素内酯（BR）和赤霉素（GA）等信号通路来调控茶树对植食性昆虫的诱导防御反应。研究结果为深入解析WRKY转录因子在茶树虫害相关信号通路中的作用打下基础,同时为茶树抗虫基因挖掘和抗虫品种选育提供了理论依据和参考。     

茶树茉莉酸合成与转导途径关键基因在乌龙茶加工过程中对萜类物质的影响

对茶树茉莉酸合成与信号转导途径关键基因进行分析，并探究其在乌龙茶加工过程中的表达模式和对萜类物质形成的影响。结果表明，茶树茉莉酸合成与信号转导途径中共11个关键基因家族，包含133个候选基因；顺式作用元件分析显示，该途径关键基因的启动子区域包含大量的顺式作用元件，包括茉莉酸响应、损伤响应和厌氧诱导响应等元件；qRT-PCR分析表明，该途径大多数基因在萎凋过程呈上升趋势，在二摇后达到最高，四摇过程显著下调，杀青前略有回升，且关键基因可响应乌龙茶加工过程中多种胁迫；顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用（HS-SPME-GC-MS）检测出73种萜类物质，主要包括芳樟醇、香叶醇和α-法尼烯等呈花果香型物质；相关性分析表明，CsLOX11、CsLOX12、CsAOS2、CsAOC1、CsACX4、CsACX8、CsMYC2-4、CsMYC2＿15和CsMYC2＿21与β-蒎烯、柠檬烯和月桂烯等呈正相关，CsOPR2、CsTPL6和CsLUG4与反式-橙花叔醇、α-法尼烯和紫罗兰酮等呈正相关，其中CsTPL6与35种萜类化合物呈极显著正相关。明确茶树茉莉酸合成与信号转导途径关键基因参与调控乌龙茶加工过...     

茶树CsCIPK12与CsKIN10的互作鉴定及其表达分析

蔗糖非酵解-1相关蛋白激酶（Sucrose non-fermenting 1-related protein kinase,SnRK）在代谢调控和胁迫信号传递中发挥重要的作用。本文以茶树SnRK3亚家族的CsCIPK12基因和SnRK1亚家族的CsKIN10基因为研究对象,通过序列比对和进化分析,发现CsCIPK12和CsKIN10都具有N端激酶结构域和C端调节域;CsCIPK12具有与CBLs结合的NAF/FISL结构域,与拟南芥AtCIPK12,杨树PtCIPK17、18、19同源关系最近;而CsKIN10具有泛素相关的UBA结构域,与杨树PtSnRK1同源关系最近。通过酵母双杂交系统,证实了CsCIPK12和CsKIN10蛋白存在相互作用。表达分析发现,在自然冷驯化过程中,CsKIN10的表达模式与前期对CsCIPK12的研究结果一致,在龙井43、浙农12、大面白3个茶树品种中受低温不同程度地诱导;4℃短时低温处理发现,CsCIPK12和CsKIN10在成熟叶中受低温显著诱导（最高诱导水平分别为4倍和2.3倍）,而在新梢中,二者对低温的响应并不显著;ABA、葡萄糖以及蔗糖处理发现,CsCIPK12和CsKIN10在成熟叶中受这3种处理的显著诱导。结果表明,CsCIPK12与CsKIN10蛋白相互作用,参与ABA和糖信号途径,在茶树低温胁迫响应中可能发挥重要作用。     

茶树CsMGTs基因的克隆及其镁转运功能分析

镁离子（Mg²⁺）作为叶绿素的中心成分,是植物细胞中含量最丰富的二价阳离子,也是多种酶的激活剂,特别是茶氨酸合成酶的活性依赖Mg²⁺,常被作为茶树专用肥的特征成分,因此对茶树的生长发育和茶叶的品质形成至关重要。MRS2/MGT家族镁转运蛋白在维持植物体内Mg²⁺的吸收转运、胞内平衡和耐逆性等方面起着重要的作用。为探究茶树MRS2/MGT家族镁转运蛋白基因的功能,以茶树品种陕茶1号为材料,克隆了4条MRS2/MGT镁转运蛋白基因,分别命名为CsMGT1、CsMGT2、CsMGT2.1和CsMGT3。生物信息学分析表明,这4个转运蛋白在C末端均含有2个跨膜结构域和1个保守的GMN三肽基序;系统发育分析显示,CsMGT1属于Clade C成员,而CsMGT2、CsMGT2.1和CsMGT3属于Clade B成员,所编码蛋白与木本植物柑橘MGT家族的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析表明,CsMGT1、CsMGT2、CsMGT2.1和CsMGT3在茶树的根、茎、叶、花中呈组成型表达,且根和叶对Mg²⁺浓度均表现出不同程度的响应。鼠伤寒沙门氏菌镁转运缺失突变株MM281功能互补试验表明,CsMGT1和CsMGT2均具有Mg²⁺转运功能,且CsMGT1的Mg²⁺转运功能优于CsMGT2,而CsMGT2.1和CsMGT3几乎没有镁离子转运功能。本研究结果丰富了茶树CsMGTs家族的生物学功能,为进一步阐明茶树通过镁转运功能机制实现对镁离子的利用奠定了前期研究基础。     

茶树CsLHTs亚家族基因的克隆与表达分析

氨基酸是茶叶的重要品质成分和氮素贮存形式,因此开展茶树体内氨基酸转运蛋白的研究尤为重要。本研究从茶树转录组中筛选得到5条茶树LHTs(Lysine histidine transporters,赖氨酸/组氨酸转运蛋白)家族基因序列,并从龙井43中成功克隆获得4个茶树LHTs基因,分别命名为CsLHT1、CsLHT6、CsLHT8.1和CsLHT8.2。对该亚家族编码的氨基酸序列的理化性质和功能结构进行预测,结果显示CsLHTs亚家族含有9~11个跨膜区;且含有与氨基酸转运相关的结构域。为了明确在不同茶树品种和氮素水平间CsLHTs基因的表达差异,本研究选用3个茶树品种的扦插苗为试验材料,水培条件下氮饥饿两周后,分别用0.2、2、10mmol·L^-1的NH4NO3进行处理。利用qRT-PCR分析了CsLHTs在不同组织间的表达情况,结果表明4个基因在茶树营养组织中均有表达。经氮素处理后,CsLHTs基因在3个氮素水平和3个品种中呈现出不同的变化规律。CsLHT1、CsLHT6和CsLHT8.2在品种间的表达差异程度高于不同氮素水平间的基因表达差异。CsLHT8.1对氮素处理有明显的响应,尤其经0.2mmol·L^-1和10mmol·L^-1的NH4NO3处理72h后,在氮高效品种中茶302根中呈上调表达,表明CsLHT8.1可能参与氨基酸由根部向地上部的转运过程。