茶樹響應(yīng)鋁的遺傳變異及鋁富集候選基因挖掘.pdf

1、鋁毒是酸性土壤中植物生長和作物生產(chǎn)的主要限制因素。茶樹起源于我國西南地區(qū)，在亞熱帶、溫帶濕潤的氣候條件下，形成了“喜酸喜鋁怕堿”的特性，其生長最適宜土壤pH為4.5-5.5，其鋁含量是其它植物物種的幾十倍，且沒有任何鋁毒害癥狀，表現(xiàn)出鋁超富集的特性，表明茶樹具有耐鋁和鋁富集機(jī)制，因此，明確茶樹的耐鋁和鋁富集的機(jī)制，對于培育具有耐酸耐鋁性的農(nóng)作物、提高農(nóng)作物產(chǎn)量及促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有非常重要意義。本試驗(yàn)明確了37份不同茶樹基因型嫩梢的鋁

2、富集及根系生長響應(yīng)不同鋁濃度的遺傳變異，挖掘了嘉茗1號茶樹幼苗根系響應(yīng)不同鋁濃度(0 mM、0.2 mM、1.0 mM)的鋁富集候選基因，分析了C2H2型鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子CsSTOP1在49份茶樹基因型中的序列變異，結(jié)果如下:
　　1.本試驗(yàn)采用營養(yǎng)液培養(yǎng)系統(tǒng)，設(shè)置0、0.2、0.4 mM Al濃度梯度，培養(yǎng)4個(gè)月后，測定了37份茶樹基因型的鋁濃度及根系生長的遺傳變異。在0 mM Al濃度條件下，僅有福云6號、龍井43號、黔湄70

3、1、金牡丹4個(gè)基因型長出白色吸收根，占10.81％;在0.2 mM Al濃度條件下，24個(gè)茶樹基因型長出白色新吸收根，占64.86％;在0.4 mM Al條件下，28個(gè)基因型長出白色新吸收根，占75.68％。結(jié)果表明，在適宜鋁濃度范圍內(nèi)，鋁促進(jìn)茶樹根系生長，0.4 mM Al促進(jìn)作用大于0.2mMAl。與不加鋁相比，0.4 mM Al濃度處理后，25個(gè)茶樹基因型的嫩梢鋁濃度均有不同程度的增加，表明不同茶樹基因型具有不同的鋁吸收或分配存在

4、廣泛的遺傳變異。
　　2.為了挖掘與茶樹耐鋁或聚鋁相關(guān)的候選基因，采用轉(zhuǎn)錄組對在0 mM、0.2mM、1.0mM Al濃度處理?xiàng)l件下的嘉茗1號茶樹幼苗根系進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析，共獲得70.18 GB原始堿基序列數(shù)據(jù)，共組裝了213699個(gè)高質(zhì)量單基因簇(unigenes)。篩選得到不同類型的差異表達(dá)基因，主要包括轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氧化應(yīng)激通路蛋白，以及涉及多糖和細(xì)胞壁代謝、能量和次級代謝、有機(jī)酸陰離子和酶分泌、三羧酸循環(huán)(TCA)

5、調(diào)控、信號傳導(dǎo)和生長激素生物合成代謝途徑等基因，以上基因可能是茶樹鋁富集潛在候選基因。
　　3.比對分析了49個(gè)茶樹基因型的CsSTOP1基因序列，發(fā)現(xiàn)了63個(gè)單核苷酸(SNP)變異位點(diǎn)，其中33個(gè)位點(diǎn)的變異導(dǎo)致氨基酸發(fā)生改變，30個(gè)為同義變異，表明不同茶樹基因型間CsSTOP1基因遺傳變異豐富，還發(fā)現(xiàn)在5個(gè)茶樹基因型（云南地方群體良種、云南大葉種、云抗27號、云茶普蕊、勐庫大葉種）中CsSTOP1出現(xiàn)3個(gè)氨基酸序列的缺失，屬于阿