4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是茶树苯丙烷代谢途径的核心酶,是类黄酮和木质素生物合成的关键酶,对茶树抗胁迫及茶叶品质形成有重要作用.研究通过生物信息学分析,从'黄棪'和'铁观音'茶树中分别鉴定出8个和9个4CL基因家族成员,命名为HD-Cs4CL1～8和TGY-Cs4CL1～9.系统发育分析将其分为A和B两组,A组中第 Ⅰ 亚家族的 HD-Cs4CL3、HD-Cs4CL7、TGY-Cs4CL2 和第 Ⅱ 亚家族的 HD-Cs4CL2、TGY-Cs4CL5 可能分别参与木质素和类黄酮合成.启动子顺式元件分析表明4CL基因中存在大量与植物发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用元件.不同组织转录组数据分析表明,Cs4CL基因在茶树特定发育时期具有重要作用.实时荧光定量检测表明,HD-Cs4CL6和HD-Cs4CL8在GA、MeJA、ABA、低温和干旱处理下表达量均显著上调;HD-Cs4CL7在ABA处理和干旱处理下表达量上调,HD-Cs4CL2和HD-Cs4CL3在ABA处理下表达量上调.研究为进一步探究茶树4CL基因家族参与响应多种环境的生物学机制提供参考.

SQUAMOSA启动子结合蛋白(SBP-box)是植物特异性转录因子,在植物生长发育中发挥重要作用.该研究利用生物信息学分析方法,对不同'铁观音'、'黄棪'、'舒茶早'和'龙井43'茶树基因组的SBP基因进行鉴定和比较,通过qRT-PCR技术分析CsTGY_SBP家族成员在不同茶树品种中的表达模式,为探究SBP基因在茶树杂种和亲本上的遗传规律提供参考.结果显示:(1)在茶树品种'铁观音'、'黄棪'、'舒茶早'和'龙井43'基因组中分别鉴定出21个、25个、24个和23个SBP家族基因.(2)系统进化树将其分为8个亚家族,共线性分析发现茶树和拟南芥、葡萄的SBP基因共线性关系与水稻相比更强,同物种内发现'铁观音'与'黄棪'的共线性关系更显著.(3)qRT-PCR结果表明,CsTGY_SBP5、CsTGY_SBP9和CsTGY_SBP14在F1'金观音'中呈中亲表达的模式;大部分CsTGY_SBPs基因在F1'黄观音'呈低于双亲表达模式,CsTGY_SBP5和CsTGY_SBP8在F1'金牡丹'中显著高于亲本;CsTGY_SBP5、CsTGY_SBP7、CsTGY_SBP12、CsTGY_SBP16和CsTGY_SBP18在F1'紫玫瑰'中的表达量显著高于亲本,呈超高亲表达的模式;CsTGY_SBPs基因在F1'紫牡丹'中整体表达趋于亲本铁观音,在F1'瑞香'中整体呈现低于亲本'黄棪'的表达模式.研究表明,CsTGY_SBP5在F1'金牡丹'和F1'紫玫瑰'中的表达均显著高于亲本,推测CsTGY_SBP5可能是茶树杂种优势的重要调控因子.

为了对'金牡丹'茶树自然杂交后代进行遗传鉴定,利用EST-SSR毛细管电泳荧光标记技术对65个金牡丹自然杂交后代进行研究.结果表明,28对SSR标记共扩增出192个等位片段,平均等位基因数(Na)、平均观测杂合度(Ho)及遗传多态信息量(PIC)分别为6.86、0.540、0.532.单亲基因型已知时的累积排除概率为0.999,说明选择的28对SSR标记位点具有高度的多态性和较高的排除概率,适用于遗传分析和个体的亲子鉴定.15个'金牡丹'自然杂交后代的遗传鉴定结果表明,MD44、JMD45、JMD47、JMD32为早生绿茶类型;JMD51、JMD53为闽北肉桂乌龙茶类型;MD2、JMD56为闽南'铁观音'乌龙茶类型;JMD24、JMD26、JMD29、JMD55、JMD59、JMD27、JMD61为'黄棪'乌龙茶类型.

S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosylmethionine synthase,SAMS)是催化甲硫氨酸和ATP合成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的唯一酶,研究表明SAMS参与木质素的生物合成.本研究对'黄棪'茶树(Camellia sinensis)中鉴定的SAMS基因家族,进行表达模式及蛋白互作网络分析,挖掘可能参与木质素合成的CsSAMS候选基因.以'黄棪'茶树基因组为参考基因组,通过生物信息学鉴定CsSAMS基因家族成员,并分析其蛋白理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、蛋白结构、表达模式,通过酵母双杂交技术(Y2H)研究其蛋白互作网络,通过紫外分光光度计方法对'黄棪''铁观音''金观音''福鼎大毫茶'一芽二叶部位的木质素含量进行测定.生物信息学分析结果表明,'黄棪'茶树中共鉴定到4个CsSAMS家族成员,其编码氨基酸个数为345-519,等电点为6.12-6.47.亚细胞定位预测结果表明,CsSAMS1定位于叶绿体,CsSAMS2、CsSAMS3定位于细胞质,CsSAMS4定位于细胞骨架.通过对不同茶树品种的CsSAMS表达量和木质素含量检测发现,CsSAMS2、CsSAMS3、CsSAMS4可能潜在调控木质素的含量,另外酵母双杂交结果表明,CsSAMS4可以与自身形成同源二聚体.本研究鉴定并分析了 4个CsSAMS成员的理化性质并预测其功能,明确了不同组织部位和氮、氟处理下CsSAMS基因的表达模式,以及CsSA4MS对木质素合成过程的潜在参与作用.