茶主要澀味物質(zhì)代謝相關(guān)基因的差異表達分析.pdf

1、劉敏茶葉主要澀味物質(zhì)代謝基因表達摘 要茶樹( C a m e l l i as i n e n s i s ( L ．) O ．K u n t z e ) 原產(chǎn)于我國，屬于被子植物f - 1 ( D i v i s i o nA n g i o s p e r m a e ) 、雙子葉植物綱( C l a s s D i c o t y l e d o n e a e ) 、山茶目( O r d e rT h e a l e s ) 、

2、山茶科( F a m i l yT h e a c e a e ) 、山茶屬( G e n u s C a m e l l i a L ．) 。茶是我國具有悠久歷史的傳統(tǒng)飲料和當(dāng)今世界上最受歡迎的天然養(yǎng)生保健飲料之一，香味撲鼻及滋味甘甜是優(yōu)質(zhì)茶葉的特性，兒茶素類物質(zhì)是澀味品質(zhì)主要呈味物質(zhì)之一，其比例決定茶葉澀味品質(zhì)。澀味物質(zhì)生物合成主要涉及的酶類有P A L 、C 4 H 、4 C L 、C H S 、C 研、F 3 H 、F 3 H

3、、F 3 j H 、D F R 、以R 、A N S 和A N R等。研究茶葉中澀味物質(zhì)代謝途徑及其關(guān)鍵基因的調(diào)節(jié)，弄清其在澀味物質(zhì)合成中的作用，對調(diào)控茶葉澀味品質(zhì)，改良茶樹品種有重要的應(yīng)用價值。本研究以茶鮮葉一芽一葉為材料，利用H P L C 方法測量澀味物質(zhì)含量，并運用q R T - P C R技術(shù)研究不同設(shè)施( 遮陽網(wǎng)、連棟大棚和防霜扇) 栽培、不同季節(jié)( 春季和秋季) 以及不同生長期茶樹兒茶素代謝相關(guān)基因的差異表達，探討茶葉兒茶

4、素代謝途徑中兒茶素含量變化與相關(guān)基因表達之間的相關(guān)性。主要研究結(jié)果如下：1 、以遮陽網(wǎng)和連棟大棚栽培的‘龍井長葉’( L o n g j i n g c h a n g y e t e a ‘L J C Y ’) 鮮葉一芽一葉為材料探討茶主要澀味物質(zhì)含量及代謝相關(guān)基因差異表達。H P L C 結(jié)果表明：連棟大棚T C含量極顯著高于露地栽培( P < 0 ．0 1 ) ：連棟大棚栽培P A L 、F 3 H 、F 3 H 、F 3

5、’5 H 基因表達量相對于露地栽培分別下調(diào)7 2 ．1 2 ％、8 3 ．6 8 ％、8 2 ．9 5 ％和8 8 ．9 4 ％，C H S 、D F R 、L A R 和A N R基因表達量相對于露地栽培分別上調(diào)1 0 5 ．6 6 ％、1 6 1 ．7 4 ％、9 6 ．3 4 ％和3 6 ．8 9 ％，遮陽網(wǎng)栽培條件下遮陽網(wǎng)覆蓋P A L 、乃H 、L A R 基因上調(diào)表達，其表達量相對于露地栽培分別上調(diào)5 0 ．0 0 ％、1

6、7 1 ．0 0 ％和4 2 ．O O ％，而D F R 、A N R 和A N S 基因則下調(diào)表達。2 、以防霜扇栽培的‘烏牛早’( W u n i u z a o t e a ‘W N Z ’) 鮮葉一芽一葉為材料探討茶主要澀味物質(zhì)含量及代謝相關(guān)基因差異表達。H P L C 結(jié)果表明：防霜扇栽培條件下烏牛早T C 含量極顯著高于露地栽培( P < 0 ．0 1 ) ；q R T - P C R 結(jié)果顯示：上調(diào)表達最明顯的是L

7、A R 基因，其表達量上調(diào)2 1 1 ．5 7 ％，其次是P A L 基因，其表達量相對于露地栽培上調(diào)9 7 ．3 3 ％。3 、分別以8 個茶樹品種( 春季、秋季) 鮮葉一芽一葉為材料探討茶主要澀味物質(zhì)含量及代謝相關(guān)基因差異表達。H P L C 結(jié)果表明：秋茶澀味物質(zhì)T C 和表沒食子兒茶素( e p i g a l l oc a t e c h i n ，E G C ) 含量顯著高于春季( 尸< 0 ．0 1 ) ；Q R T

8、 - P C R 結(jié)果顯示：春茶乃日和A N S 基因表達量極顯著高于秋茶；運用S P S S 軟件分析春秋茶澀味物質(zhì)相關(guān)基因表達的相關(guān)性，結(jié)果顯示：與澀味物質(zhì)代謝顯著相關(guān)的基因為P A L 、乃日、乃芍H 、D F R 和A N S ，春茶A N S 基因劉敏茶葉主要澀味物質(zhì)代謝基因表達A b s t r a c tT e a t r e e sn a m e d ”C a m e l l i a s i n e n s i s (

9、L ．) O ．K u n t z e ”o r i g i n a t e df r o mC h i n a ．T e ai so n e o f t h em o s t w e l l k n o w n b e v e r a g e s i n t h e w o r l d ．B i o l o g i c a l s t u d i e s h a v e d e m o n s t r a t e d t h a t

10、t e af l a v o n o i d s e s p e c i a l l y e p i g a l l o c a t e c h i ng a l l a t e ( E G C G ) a r eb e n e f i c i a l f o r h u m a nh e a l t h ．T h eb e t t e rq u a l i t yo f t e a ，t h em o r ee c o n o m i

11、 cb e n e f i t ．C a t e c h i n s a r et h em a i na s t r i n g e n ts u b s t a n c ei nt e a a n d s y n t h e s i s e d m a i n l y v i at h e p h e n y l p r o p a n o i dp a t h w a y ．A n d g e n e si n v o l v e

12、 d i n t h i sp a t h w a yi n c l u d e dP A L ，C 4 H , 4 C L ，C H S , C H I , F 3 H ，F(xiàn) 3 t H ，F(xiàn) 3 | 5 ’H ，D F R ，L A R ，A N Sa n d A N R 。T h e s e r e s u l t sp r o v i d ei n s i g h ti n t o t h ep o s s i b l em e

13、 c h a n i s m sr e g u l a t i n gc a t e c h i n b i o s y n t h e s i si nt e a p l a n t s a n dm a y l e a d t o ab e t t e r u n d e r s t a n d i n go fd i f f e r e n c e s i n c a t e c h i nc o n t e n ta n dt

14、h eu n d e r l y i n gg e n e t i c m e c h a n i s m s ．I nt h i ss t u d y , i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h ec o r r e l a t i o nb e t w e e n t h e c h a n g e si nt h ec o n c e n t r a t i o no ft o t a lc

15、 a t e c h i n s ( T C ) a n de x p r e s s i o nl e v e l s o f t h o s e g e n e sr e l a t e dt o m e t a b o l i s mp a t h w a y ．c u l t i v a r L o n g j i n g c h a n g y e ”L J C Y ”g r o w nb o t hi n g r e e n

16、 h o u s e ，s u n s h a d en e t a n do p e nf i e l d ，c u l t i v a rW u n i u z a o ”W N Z ”g r o w n b o t h i n a n t i f r o s tf a na n do p e n f i e l d ，e i g h t c u l t i v a r s o f t e ap l a n t sh a r v e

17、 s t e d b o t hi n s p r i n ga n da u t u m na n d t h ed y n a m i cc h a n g e so f as p e c i a lk i n do f t e ap l a n t sA n j i b a i c h a ”A J B C ”w e r eu s e dt o i n v e s t i g a t ed i f f e r e n c e si

18、 nT Cc o n c e n t r a t i o n s ，b yu s i n gh i g h ’p e r f o r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h y ( H P L C ) ．T h ee x p r e s s i o nl e v e l s o fg e n e sa s s o c i a t e dw i t hc a t e c h i nb

19、 i o s y n t h e s i sw e r ei n v e s t i g a t e du s i n g r e v e r s et r a n s c r i p t i o n - q u a n t i t a t i v ep o l y m e r a s ec h a i nr e a c t i o n ( q R T - P C R ) ．T h e m a i nr e s u l t sa r e

20、 a sf o l l o w s ：1 ．”L J C Y ”t e ap l a n t sw e r eg r o w ni nag r e e n h o u s e ，s u n s h a d en e t a n di na no p e n f i e l d ，t os t u d yc h a n g e s i nT C c o n c e n t r a t i o n su s i n g H P L C a

21、n d c h a n g e s i nt h e l e v e l so f e x p r e s s i o no f g e n e sr e l a t e d t o t h e b i o s y n t h e s i s o f c a t e c h i n s u s i n gq R T - P C R ．T h er e s u l t s i n d i c a t e dt h a t t e a p

22、l a n t sg r o w ni nag r e e n h o u s ea n d s u n s h a d en e t h a d d i f f e r e n tl e v e l s o f e x p r e s s i o no ft h o s eg e n e st h a tp a r t i c i p a t e i nt h e b i o s y n t h e s i so fc a t e c

23、 h i n s ．T h el e v e l s o fe x p r e s s i o no f t h e ‘‘e a r l y ’，g e n e sf o rp h e n y l a l a n i n ea m m o n i a l y a s e ( P A L ) ，f l a v o n o i dY - h y d r o x y l a s e ( F 3 ' I - 1 ) ，f l a v a

24、 n o n e3 - h y d r o x y l a s e( F 3 n ) ，a n d f l a v o n o i d3 ÷，5 ' - h y d r o x y l a s e 叮3 1 5 1 №w e r ed o w n —r e g u l a t e d b y 7 2 ．1 2 ％。8 3 ．6 8 ％。8 2 ．9 5 ％a n d8 8 ．9 4 ％，r e s p e c t i

25、v e l y , w h e np l a n t sw e r eg r o w ni na g r e e n h o u s e ．B u t i t i s n o t e w o r t h vt h a tt h el e v e l so f e x p r e s s i o no f t h eg e n e s f o rd i h y d r o f l a v o n o l4 - r e d u c t a

26、s e ( D F R ) ，l e u c o c y a n i d i nr e d u c t a s e ( L A R ) a n da n t h o c y a n i d i nr e d u c t a s e ( A N R ) i n c r e a s e db y16 1 ．7 4 ％，9 6 ．3 4 ％a n d3 6 ．8 9 ％．r e s p e c t i v e l y ，c o m p a r