苦茶碱代谢关键转录因子基因的筛选鉴定

苦茶是我国特异的茶树资源,主要分布于西南地区,富含苦茶碱(1,3,7,9-四甲基尿酸).苦茶碱具有镇静、催眠和抗抑郁等多种生理活性,其合成关键基因(苦茶碱合成酶基因)已经得到克隆和研究,但是苦茶碱代谢调控机制的研究鲜有报道.为了挖掘与苦茶碱代谢调控相关的转录因子,本研究以高苦茶碱(GKC)、低苦茶碱(LKC)茶树品种以...     

白茶萎凋过程萜烯类合成相关基因的鉴定和表达分析

萜烯类化合物是植物中重要的次生代谢产物之一,对茶树挥发性香气的组成起着重要作用。从茶树基因组数据库中鉴定获得了141个茶树萜烯类合成相关基因,并对其不同组织表达特异性进行分析,筛选出16个在茶树顶芽和嫩叶中高表达的萜烯类合成代表基因。生物信息学分析结果表明,系统进化关系将茶树与拟南芥和葡萄的萜烯类合成相关基因分成了4个亚家族;茶树萜烯类合成相关基因含有5~14个外显子,在上游启动子区域分析发现了大量与光响应、植物生长发育、激素和胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量检测发现,CsMVK、CsDXS和CsGGPS在白茶萎凋过程中的表达显著上调;CsDXR、CsMCT、CsCMK、CsMCS、CsHDS、CsGPPS和CsGGPPS在萎凋4 h和24 h的表达达到峰值。本研究结果为进一步挖掘茶叶萎凋过程中萜烯类合成相关基因对茶叶香气组分积累提供了理论依据。     

雌蕊缺失茶树花3个发育期的数字基因表达谱分析

以雌蕊缺失茶树花为试材,利用转录组、数字基因表达谱技术,研究了雌蕊缺失茶树花的花芽、花蕾、花3个时期相关基因的表达规律。结果发现,雌蕊缺失茶树花生长发育过程中进行着各种旺盛的生物合成和代谢活动。生长素信号转导途径的6个基因和ABCDE类识别基因的A类、C类和E类可能与茶树花的雌蕊缺失和雄蕊发育密切相关,并且基因调控过程较复杂;WUS基因中WUS2和WUS8下调可能调控了C类和E类基因,从而导致雌蕊的缺失;KNOX家族中,未检测到KNOXⅡ的同源基因,KNOX I类同源基因下调表达和缺失可能减弱了茶树花雌蕊心皮的启动和雌蕊边缘组织的生长。可以看出,本研究通过数字基因表达谱分析,初步了解了雌蕊缺失茶树花发育前后的网络途径,为后期对茶树花雌蕊缺失和雄蕊发育的研究,探明茶树花不育和性别决定基因的分子机制提供理论依据。     

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。     

2022年茶树遗传育种研究进展

文章总结概述了2022年度茶树遗传育种领域取得的主要进展。2022年度,科研工作者在茶树遗传育种领域取得了丰硕的成果,基于转录组、同源和异源转化、分子互作等研究手段,大量与茶树逆境胁迫抵御、功能物质代谢、生长发育调控相关的遗传分子机制及关键作用基因获得解析;茶树氨基酸含量、发芽期等性状相关的数量性状位点（QTL）被精细定位,为开发性状关联分子标记奠定了基础;62个茶树品种通过非主要农作物品种登记,5个品种授权获得植物新品种权,为茶产业高效发展提供了多样化的品种保障。     

茶树咖啡碱生物合成相关酶基因表达研究

用半定量PCR法,分别研究了4个月幼龄茶树嫩叶、成熟叶片、茎、根以及愈伤组织中咖啡碱合成酶（TCSl）、次黄嘌呤苷-5,-单酸磷酸脱氢酶（TIDH）、s-腺苷甲硫氨合成酶（sAMS）等咖啡碱生物合成相关酶基因的差异表达。研究表明,茶树嫩叶中TCS1基因表达量高于其他部位,TIDH基因叶内表达量多于茎和根中,但sAMS表达量在茶树各个部位差异不大;在茶树愈伤组织中,幼嫩组织TCS1基因表达量也远高于老化组织。这些结果支持前人酶学与代谢学研究中咖啡碱主要在嫩叶中合成的结论,可以推测嫩叶中咖啡碱的生物合成取决于咖啡碱合成酶的较强表达。     

代谢组学在研究茶叶品质形成中的应用

代谢组学作为系统生物学的一个重要分支,主要研究生物体系受内外环境扰动后（基因的改变或环境的变化）产生的小分子代谢物的变化,目前已被广泛应用于药理学、植物学、微生物学和食品安全等研究领域。近年茶树的代谢组研究也取得了突破性进展。本文就植物代谢组学技术在茶树生长发育、茶叶加工过程的品质形成、茶叶功能性评价等方面研究中的应用现状进行了综述。认为代谢组学技术将在茶叶品质形成及调控、茶树基因功能注释、茶树良种选育、揭示代谢网络调控机理等研究方面发挥不可替代的作用。     

黄化变异茶树石门黄叶理化分析及茶氨酸相关基因表达研究

黄化变异是茶树较为常见的叶色变异现象,黄化茶树的特征性化学成分含量会发生较大变化,其中氨基酸含量显著增加,研究此现象形成的原因有助于揭示叶色与氨基酸代谢的相关性.本研究以石门地区自然黄化变异茶树为材料,对其全黄、全绿和黄绿叶片进行叶绿体超微结构分析和主要生化成分检测,采用实时荧光定量PCR方法检测茶氨酸生物合成相关基因...     

利用基因芯片筛选茶树芽叶紫化相关基因

采用基因芯片技术对龙井群体中紫芽资源和绿芽资源进行分析,探索茶树紫化相关的差异表达基因。结果检测到差异表达基因43个,其中上调表达基因17个,下调表达基因26个。以基因芯片中紫芽资源上调基因TC0002e03和下调基因TL016D09、TL011D06,及不变基因TL022H08、TL024B05为材料,用实时荧光定量方法验证基因芯片的结果,二者完全相符。根据基因芯片的实验结果,采用数据库查询方式对43个差异表达基因进行功能注释,结果表明差异表达基因主要与能量代谢、次生代谢和转录调控等分子功能有关,特别是在差异表达基因中还包含两个与花青素代谢途径直接相关的基因,苯丙氨酸解氨酶和花青素还原酶基因,同绿芽资源相比,它们在紫色资源中分别下调3.44倍和上调2.09倍;同时还筛选到两个可能调控花青素合成的转录因子MYB蛋白和WD40蛋白,分别上调2.25倍和2.54倍。这些研究结果将为深入理解茶树芽叶的紫化机理,克隆相关基因打下基础。     

茶树硒营养代谢关键酶ATP硫化酶基因克隆及启动子结构分析

为探明茶树硒营养代谢关键酶基因ATP硫化酶的表达调控规律,通过PCR获得APS的DNA全长序列,应用genome walking克隆了APS基因的5’侧翼序列,采用PLACE、PlantCARE在线启动子预测工具分析表明:该序列含有启动子的特定结构,如TATA-box,CAAT-box等,为深入研究茶树硒营养代谢关键酶的表达调控机制奠定了理论基础.     

亚麻芥未成熟胚中磷脂酶基因家族的转录组学分析

为了解磷脂酶基因家族在亚麻芥胚中的表达情况,本研究基于454测序技术对亚麻芥花后10d（DAF10）和花后20d（DAF20）的胚中磷脂酶基因家族进行筛选和分析。测序结果表明,DAF10样本和DAF20样本分别获得有效序列521 507个和310 125个,序列长度主要分布在341~560 bp,序列组装分别获得25 398个和23 678个Unigene,Unigene平均长度分别为630 bp和654 bp。在此基础上,筛选两个样本全部Unigene,共获得磷脂酶基因36个,其中属于磷脂酶A1基因4个、磷脂酶A2基因9个、磷脂酶C基因10个、磷脂酶D基因13个。Pathway基因功能注释显示,PLA1的4个候选基因没有注释到任何代谢通路上;PLA2中只有候选基因Unigene19110被成功注释,它在植物中主要参与甘油磷脂代谢途径和醚酯代谢途径。PLC家族中只有4个候选成员Unigene443、Unigene8071、Unigene8213和Unigene7311被成功注释,它们除参与甘油磷脂代谢和醚酯代谢之外,还在肌醇磷酸代谢途径中发挥重要作用。而PLD家族中除Unigene18630、Unigene17966和Unigene441没有代谢通路注释信息外,其他的10个成员,也都只在甘油磷脂代谢途径和醚酯代谢途径有作用。     

野生一粒小麦根干旱响应蛋白的筛选与鉴定

为解析野生一粒小麦根响应干旱胁迫的调控网络,用20%(w/v)PEG6000处理两叶一心期野生一粒小麦,通过对小麦根蛋白质的分离和鉴定,分析了干旱胁迫下野生一粒小麦根中的蛋白质变化。结果共分离、鉴定得到85个表达差异倍数在1.5以上的蛋白质。这些差异蛋白主要涉及碳代谢(27%)、氨基酸代谢(15%)、解毒与防御(11%)、分子伴侣(8%)、能量代谢(8%)、信号传导(6%)、蛋白质代谢(5%)、脂代谢(4%)、转录与翻译(4%)、核苷酸代谢(2%)以及骨架蛋白(1%)。对这些表达差异蛋白进行进一步的功能分析,发现大部分信号传导相关蛋白上调表达;碳代谢途径中的糖酵解相关蛋白下调表达,而磷酸戊糖途径相关蛋白上调表达。同时下调表达的还包括蛋白质代谢相关蛋白。大部分氨基酸代谢相关蛋白质下调表达,但是谷氨酸脱羧酶及甲硫氨酸合酶含量上升。结果表明,干旱胁迫增强了野生一粒小麦根中信号传导与磷酸戊糖途径代谢,促进了谷氨酸与甲硫氨酸的生物合成,降低了糖酵解与蛋白质代谢等过程。研究结果丰富了野生一粒小麦根响应干旱胁迫机制信息。     

普洱茶茶褐素对大鼠尿液影响的代谢组学研究

本研究采用核磁共振(NMR)代谢组学法研究普洱茶茶褐素(TB,分子量50 k Da)对大鼠尿液代谢的影响。将实验大鼠分为正常对照组、正常+TB组、高脂组和高脂+TB组,以生物核磁共振技术结合正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA)研究灌胃高剂量普洱茶茶褐素后大鼠尿液内源性代谢物的变化。结果表明,正常+TB组与正常对照组,高脂+TB组与高脂组的尿液代谢谱有明显差异;筛选出缬氨酸、柠檬酸、牛磺酸、丙酸盐、α-酮戊二酸、β-羟基丁酸等6种普洱茶茶褐素标志性代谢物;普洱茶茶褐素对大鼠尿液的影响可能涉及到氨基酸代谢、能量代谢、三羧酸循环、脂类代谢和氧化应激反应。     

二氧化碳浓度升高对茶树生理代谢的影响及应对技术

大气中的二氧化碳(CO2)浓度升高是工业革命以来全球范围内最重要的生态变化之一,将直接影响植物的生长发育和代谢过程。尽管CO2浓度升高对粮食作物的影响已经得到了广泛的研究,但其对茶树等重要经济作物的影响却很少受到关注。本文回顾和总结了CO2浓度升高对茶树的初级代谢(包括光合作用、呼吸作用和碳氮代谢)和次级代谢的影响,并探讨了CO2浓度升高环境下茶叶生产过程中的应对技术,旨在为CO2浓度升高背景下茶树优质高产栽培提供一定的理论基础和科学依据。     

甜菜低糖原因的研究——Ⅰ.土壤营养与甜菜糖氮代谢的关系

通过对低糖、中糖地块土壤的营养诊断和甜菜糖氮代谢对比研究,查明了甜菜低糖原因为:前茬0—2m土层残留大量氮素和K_2O/N比例失调,导致甜菜氮素代谢旺盛,块根游离氨基酸和色氨酸含量增加,糖代谢减弱,降低了块根于物质蔗糖含量。甜菜土壤营养诊断取样适宜深度为2m.     

利用转录组测序对不同贮藏温度处理玉米种子的苗期差异表达基因分析

利用常温与低温贮藏3个月的玉米杂交种种子进行标准发芽试验,取发芽7 d玉米幼苗进行转录组测序分析,通过GO、KOG、KEGG数据库分析处理差异表达基因的功能和参与的调控路径。以常温贮藏处理为参考,对转录组测序数据进行比较,低温贮藏处理共获得35个差异表达基因,其中上调基因28个、下调基因7个。在GO功能注释分析中,有26个差异基因被注释,可为分为18个功能分类。KOG功能注释分析发现,这些差异表达基因共获得19个功能注释,涉及到8个功能类别。KEGG通路分析发现,共有23个差异表达基因注释到13个代谢通路中,其中,谷胱甘肽代谢、抗坏血酸和肌醇代谢、甘油磷脂代谢等通路显著富集。低温贮藏处理玉米种子活力指数显著高于常温贮藏处理。通过两个处理转录组分析,RNA-seq数据揭示,谷胱甘肽、抗坏血酸和肌醇、甘油磷脂等中涉及的基因优先表达于低温贮藏处理中,表明LTS可以促进谷胱甘肽代谢,从而提高植物抗氧化性,同时可以提高玉米抗逆性。     

聚乙二醇胁迫下茶树叶片的蛋白质组分析

应用差异蛋白质组学方法分析了铁观音茶树幼苗在聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)胁迫下叶片蛋白质组的变化。对18个蛋白质点在PEG胁迫下的变化特点进行了分析,并对有差异表达的16个蛋白质点进行了质谱分析,共鉴定出14个蛋白质点,代表了10种不同的蛋白,其中5个点是同一个蛋白(1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基,RubisoLSU),另9个蛋白是PEG胁迫响应蛋白,包括光合系统II23kDa多肽、叶绿体伴侣蛋白21(ch-Cpn21)、磷酸丙糖异构酶(TPI)、三磷酸腺苷合酶β亚基、S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS1)、磷脂酰乙醇胺结合蛋白(CEN)、新生多肽相关复合物α亚基(α-NAC)、20S蛋白酶体α亚基(PAE2)、翻译起始因子5A(eIF5A)等,这些蛋白质分别参与了叶绿体组成、糖代谢、能量代谢、硫代谢、蛋白质代谢、信号转导、基因表达调节和细胞程序性死亡等生命活动过程。     

增氧对水稻根系生长与氮代谢的影响

 以国稻6号(杂交籼稻)和秀水09(粳稻)为材料,在水培条件下研究通气增氧对水稻苗期根系生长和氮代谢的影响。结果表明,增氧处理水稻根系干物质积累量、根长、根体积、根系活力以及吸收面积较对照均有不同程度增加。水稻根系硝态氮（NO3 N）含量、游离氨基酸和可溶性糖含量均增加。谷氨酸合成酶（GS）、谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）活性均增强。在本试验条件下,增氧能显著提高粳稻秀水09苗期根系氮代谢相关酶生理活性;但增氧对杂交籼稻国稻6号根系氮代谢相关酶生理活性影响不显著,说明通气增氧对水稻根系氮代谢生理活性的影响可能与水稻基因型有关。