茶树类黄酮合成与积累的组织器官特异性研究

类黄酮是茶树的主要次生代谢产物,对决定茶叶品质及其健康功效具有重要作用。利用LC-TOF/MS、qRT-PCR等技术研究了茶树类黄酮合成积累的组织器官特异性。结果显示,茶树不同器官中,鲜叶中的酚酸、儿茶素和黄酮醇化合物种类较多且含量较高,原花青素含量低但种类多,而在根中则相反。从基因表达差异上看,从鲜叶到茎到根,4CL、CHI、F3H and F3’5’H表达依次降低。酶学实验显示,从鲜叶到茎到根,DFR/LAR和ANR酶活在鲜叶和茎中无明显差异,而在根中只检测到微弱的DFR/LAR活性。在不同发育时期鲜叶中,儿茶素含量在一叶中最高,芽其次;黄酮醇的含量在一叶和二叶中较高;花青素的含量随着鲜叶发育依次减少。qRT-PCR结果显示,PAL、C4H、CHS、F3’H、 F3''5''H、DFR、LAR和ANR基因的表达与不同发育时期鲜叶中儿茶素和黄酮醇积累规律一致。酶学实验显示,随着鲜叶的发育,DFR/LAR的活性依次降低,ANR的活性呈增高趋势,它们的变化与酯型C和EGC含量趋势相吻合。     

蔗糖对茶树儿茶素生物合成的影响

儿茶素是茶树重要的次生代谢产物,也是茶叶的重要功能物质,具有多种药理活性。因此正确评价茶叶及其制品中儿茶素含量,了解儿茶素生物合成及其调控手段具有重要的意义。利用香草醛盐酸比色法、HPLC等方法,研究蔗糖诱导子处理对茶儿茶素生物合成的影响,并通过qRT-PCR技术分析蔗糖处理对茶树儿茶素生物合成过程中基因表达的影响。结果显示,无论是茶树愈伤组织还是茶树幼苗经蔗糖处理后其儿茶素含量及组分都有所增加,但是高浓度的蔗糖会抑制茶树愈伤组织的生长,特别是在液体培养的早期添加蔗糖。添加适当浓度的蔗糖能增加茶树愈伤组织中非酯型儿茶素C和EC的含量;蔗糖处理后茶树幼苗中非酯型儿茶素EGC和EC含量明显上升,而酯型儿茶素 EGCG相对含量有所下降。qRT-PCR分析显示蔗糖诱导了茶树幼苗中C4H、CHS、CHI、F3H、LAR、ANR、DFR、F3’H、F3’5’H基因表达,其中变化最明显的是F3H,其次是ANR、CHS。这进一步证实了F3H、ANR为茶树儿茶素合成的关键基因。     

类黄酮合成途径结构基因的表达分析与中国水仙不能合成花青素原因的初步解析

植物类黄酮合成途径包括花青素、黄酮醇、原花青素等不同分支。为了解析中国水仙花色单一的原因,我们通过显色反应和HPLC分析了中国水仙(漳州水仙)不同器官中类黄酮的主要成分。结果显示:花瓣和副冠中类黄酮的主要成分是黄酮醇;鳞茎盘中的主要成分是原花青素;几个器官中都没有花青素。因此,缺乏花青素可能是中国水仙花色单一的主要原因。为了进一步了解中国水仙不能合成花青素的原因,我们进行了鳞茎盘转录组测序。De novo组装出36,006个unigene,平均读长706bp。通过Blast数据库比对、序列分析等方法鉴定类黄酮合成途径中表达的结构基因,共获得了4个Nt CHS、2个Nt CHI、3个Nt F3H、3个Nt UFGT、1个Nt F3’H、1个Nt DFR和1个Nt LAR;同时还获得了与类黄酮代谢相关的调控因子MYB,b HLH和WD40等基因。但没有发现花青素合成途径的ANS基因以及原花青素合成分支途径的ANR基因。通过q PCR研究获得的16个结构基因在中国水仙全开、半开和花蕾期三个时期的花瓣、副冠以及叶片和鳞茎盘中的表达。结果发现,在花瓣和副冠中Nt DFR的表达量低,Nt FLS的表达量很高;鳞茎盘中Nt DFR和Nt LAR的表达量都很高,Nt FLS的表达量低。结构基因的表达水平与这三种器官中类黄酮的主要成分相吻合。通过HPLC进一步分析了鳞茎盘中原花青素单体的成分,发现主要是儿茶素单体(catechin),说明中国水仙鳞茎盘中经过Nt DFR作用生成无色花青素(leucoanthocyandin)后,直接在Nt LAR的作用下合成原花青素,没有经过ANS和ANR的作用步骤,与转录组测序中没有发现ANS和ANR基因表达相一致。因此我们推测,中国水仙花瓣和副冠中也缺少ANS基因的表达,没有ANS基因的表达可能是中国水仙不能合成花青素的主要原因,有待进一步验证。     

白茶萎凋过程中儿茶素合成关键酶基因表达分析

【目的】研究白茶萎凋过程中茶多酚、儿茶素组分含量变化与其合成途径中关键酶基因的动态表达,为优化白茶的萎凋工艺提供参考依据。【方法】以不同萎凋阶段的白茶为原料,分别采用福林酚(Folin-Ciocalten)比色法和高效液相色谱法(HPLC)测定茶多酚、儿茶素组分含量的变化,并以实时荧光定量PCR检测白茶萎凋过程中与儿茶素物质代谢合成相关基因(PAL、C4H、CHS、CHI、F3'5'H、F3'H、F3H、DFR、LAR、ANS、ANR和UGGT)的相对表达量。【结果】白茶萎凋过程中茶多酚含量呈逐渐降低趋势,儿茶素组分中表儿茶素(EC)、没食子儿茶素(GC)、表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)含量整体上呈先上升后下降的变化趋势,且均在萎凋历时32 h出现最大值。实时荧光定量PCR检测结果表明,儿茶素生物合成途径关键酶基因PAL、C4H、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H、DFR、LAR、ANR和UGGT均在萎凋历时32 h呈上调表达,CHS基因则随萎凋历时的增加呈下调表达趋势,ANS基因表达在整个萎凋过程中呈先上升后下降的变化趋势,在萎凋历时16 h达最大值。白茶萎凋过程中儿茶素合成途径关键基因表达水平具有调控儿茶素生物合成的作用。【结论】在白茶萎凋过程中,儿茶素生物合成途径关键酶基因PAL、C4H、F3H、F3'H、DFR、LAR、ANR的表达与儿茶素组分单体EC、GC、EGC的积累规律基本一致,其最大值均出现在萎凋历时32 h,因此在制茶时可适当缩短萎凋时长,以提高白茶品质。     

高温胁迫对茄子果皮活性氧代谢、花青素及其主要合成酶的影响

以茄子品种‘特旺达’为试材,研究了高温胁迫对茄子果皮活性氧(ROS)代谢、花青素含量及其主要合成酶活性的影响。结果表明:高温胁迫增加了茄子果皮丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子(O2·-)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量,增强了茄子果皮中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,提高了脯氨酸和可溶性蛋白质含量,降低了果皮花青素含量以及查尔酮合成酶(CHS)、二氢黄酮醇还原酶(DFR)、花青素合成酶(ANS)和类黄酮3-葡糖基转移酶(3GT/UFGT)的活性,增强了苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性。     

高温胁迫对茄子果皮活性氧代谢、花青素及其主要合成酶的影响

以茄子品种‘特旺达’为试材,研究了高温胁迫对茄子果皮活性氧(ROS)代谢、花青素含量及其主要合成酶活性的影响。结果表明:高温胁迫增加了茄子果皮丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子(O2·-)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量,增强了茄子果皮中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,提高了脯氨酸和可溶性蛋白质含量,降低了果皮花青素含量以及查尔酮合成酶(CHS)、二氢黄酮醇还原酶(DFR)、花青素合成酶(ANS)和类黄酮3-葡糖基转移酶(3GT/UFGT)的活性,增强了苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性。     

茶树新品系“1005”儿茶素含量与结构基因关联分析

以茶树新品系“1005”新梢3个不同发育时期的芽头、二叶、四叶为试验材料,用高效液相色谱检测儿茶素含量,高通量测序技术分析结构基因表达差异,应用数据统计分析其儿茶素含量与结构基因表达的关联性.结果表明,茶树新品系“1005”的儿茶素总量与CHI、F3'5'H、ANR、aroG等结构基因的关联系数分别为0.339 74、0.716 47、0.467 89、-0.032 61;简单儿茶素含量与CHI、F3 '5'H、ANR、aroG等结构基因的关联系数分别为0.568 99、0.498 87、0.704 26、0.491 51;酯型儿茶素含量与CHI、F3'5 'H、ANR、aroG等结构基因的关联系数分别为0.160 66、0.598 08、0.250 61、-0.217 38.试验为研究茶树儿茶素生物合成过程的关键结构基因提供了理论基础.     

茶树幼苗发育过程中儿茶素合成与积累变化的研究

以茶树幼苗为材料,以HPLC、qRT-PCR为分析手段,分析了茶树幼苗发育过程中根茎叶的儿茶素含量变化及相关合成基因的表达差异。结果显示,在发育过程中,不同器官中儿茶素总量呈现不同的变化规律,在幼苗发育25 d、45 d、75 d和90 d时,茶树叶片的儿茶素含量(干重)呈下降趋势,分别为79.99、57.69、49.29和33.26 mg.g-1;茎中(干重)的为14.40、11.89、8.54和9.29 mg.g-1;根中的含量(干重)很低,分别为1.03、0.60、0.82和1.62 mg.g-1;在发育25 d的茶树幼苗茎叶中6种儿茶素单体均可以检测到;根中缺乏酯型儿茶素,但在发育10 d的根中却可以检测到。在茶树幼苗不同器官中,酚类物质合成相关基因表达有较大的差异性。     

山药花青素合成关键酶基因的解析

测定了紫山药和白山药叶、茎、块茎中的花青素含量、积累量和积累速率,以及花青素合成酶基因PAL、F3H、DFR、ANS和UFGT的实时表达。结果表明:除了DFR基因外其他基因在山药幼嫩组织中的表达水平更高;所有基因在紫山药块茎中的表达水平较高;ANS和UFGT在紫山药中高度表达,而在白山药中低表达或不表达;块茎中花青素的动态积累量呈一个典型的双"S"曲线;PAL和F3H基因只在花青素积累速率最快之前的块茎膨大初期高度表达,而DFR、ANS和UFGT表达水平的两个高峰期与花青素积累速率的两个高峰期符合。推测控制紫山药颜色的关键酶基因可能是ANS和UFGT或两者之一。     

茶叶二氢黄酮醇还原酶/无色花青素还原酶反应产物的快速检测方法研究

利用薄层层析方法对儿茶素合成途径中的二氢黄酮醇还原酶/无色花青素还原酶促反应产物儿茶素C进行初步分离,用香草醛显色法进一步定量。以建立该酶促反应产物的快速检测方法。采用薄层层析方法,对薄层层析展开剂配方、及薄层分离产物均进行了研究。该方法检测波长为500nm,展开剂最优配方甲醇：乙酸乙酯：甲酸=8：8：1.5,层析分离所得显色产物为儿茶素C。以儿茶素C为标样,线性范围为50～500μg/ml,加标回收率为91.0%～93.0%之间,RSD为3.39%。建立了薄层层析与香草醛比色法结合检测儿茶素C含量的体系,该体系能够快速测定茶叶中DFR/LAR酶反应产物的含量。