茶树咖啡碱与可可碱含量、关键酶基因表达量及cSNP相关性分析

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咖啡碱是茶树重要次生代谢产物,其含量受到茶树自身生物合成多个环节影响。本文对高效液相色谱(HPLC)法测定的咖啡碱合成前体物质-可可碱含量、实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法测定的咖啡碱合成途径关键酶基因TCS1、TIDH和SAMS的相对表达量差异、直接测序法分析的TIDH和SAMS基因的编码区单核苷酸多态性(cSNP)3个方面进行研究,并将它们与咖啡碱含量进行关联分析,探究其对咖啡碱含量的影响。较为系统的研究了自然条件下生长的栽培种茶树体内咖啡碱生物合成的影响因素,为茶树的分子标记辅助育种提供理论与实际指导。论文共获得以下结论:
　　1.采用HPLC法测定不同栽培种茶树咖啡碱及可可碱含量,25个茶树品种咖啡碱含量范围为2.74％-5.28%,品种间变异系数为14.27%,品种之间呈极显著差异(P<0.01)。可可碱含量范围在0.04%-0.34%,品种间变异系数为36.37%,品种之间也呈极显著差异。茶树品种间可可碱含量差异大于咖啡碱。可可碱与咖啡碱含量呈极显著正相关,表明咖啡碱合成前体物质可可碱含量对咖啡碱合成存在显著影响。
　　2.qRT-PCR研究基因表达量结果显示,春季TCS1基因在10个茶树品种中相对表达量范围为0.54-1.78,极差为1.24,变异系数为24.13%;TIDH相对表达量范围在0.49-1.02,极差为0.52,变异系数为21.84%;SAMS相对表达量范围在0.43-1.38,极差为0.95,变异系数为26.20%。秋季TCS1基因相对表达量范围为1.00-1.94,极差为0.94,变异系数为24.82%;TIDH相对表达量范围在0.57-1.37,极差为0.80,变异系数为23.97%;SAMS相对表达量范围在0.61-1.49,极差为0.88,变异系数为30.31%。春、秋2季TCS1、TIDH及SAMS与咖啡碱及可可碱含量相关性分析表明,仅TCS1基因表达量与咖啡碱含量呈显著正相关,而与可可碱含量无明显相关性;TIDH和SAMS与咖啡碱及可可碱含量均不呈现明显相关性。
　　3.TIDH和SAMS基因的开放阅读框(ORF)序列,长度为1515bp和1182bp,编码504个、393个氨基酸。预测分子量为53.5kDa和43.0kDa,理论等电点值为5.9和5.8。二者均属于亲水性蛋白,亦均不存在信号肽及跨膜结构。本研究获得的茶树TIDH和SAMS分别具有8、7个cSNP位点,cSNP频率分别为1/189bp和1/169bp,均为二等位,但部分同一茶树品种内cSNP位点表现为二等位杂合现象。非同义cSNP分别有6个、4个,转换cSNP均有3个,均无插入/缺失片段。将cSNP位点的基因型与咖啡碱含量进行相关性分析,结果发现TIDH的T573A位点及SAMS的C393T位点的不同基因型对应的咖啡碱含量间存在0.05水平显著差异。即表示该两处的cSNP位点与咖啡碱含量具有显著关联性。因此,可初步推测TIDH及SAMS基因存在与茶树咖啡碱含量紧密遗传连锁的标记。
　　综上,前体物质可可碱含量、TCS1相对转录表达量以及TIDH和SAMS的编码区单核苷酸多态性差异3个因素,均显著影响茶树体内咖啡碱的生物合成。

著录项

作者
李金;
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作者单位

安徽农业大学;

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授予单位安徽农业大学;
学科茶学
授予学位硕士
导师姓名江昌俊;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类茶;作物生物化学;
关键词
茶树; 咖啡碱; 可可碱; 关键酶; 基因表达; 单核苷酸多态性;

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