【摘 要】
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茶是世界上最受欢迎的三大非酒精饮料之一,具有独特的口感风味和健康功效。茶氨酸作为茶树中特有的非蛋白质氨基酸,占茶树鲜叶干重的1-2%,赋予成茶鲜爽滋味且具有多种保健功能。研究表明,大量的茶氨酸在茶树幼嫩根和芽叶内合成并积累,但是茶氨酸作为主要的游离态氨基酸之一,其生理功能尚不清楚。茶树体内不仅积累高浓度的茶氨酸,同时对高浓度的H+和Al3+具有良好的适应性。那么茶树根系对A13+和H+的高度耐受性
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茶是世界上最受欢迎的三大非酒精饮料之一,具有独特的口感风味和健康功效。茶氨酸作为茶树中特有的非蛋白质氨基酸,占茶树鲜叶干重的1-2%,赋予成茶鲜爽滋味且具有多种保健功能。研究表明,大量的茶氨酸在茶树幼嫩根和芽叶内合成并积累,但是茶氨酸作为主要的游离态氨基酸之一,其生理功能尚不清楚。茶树体内不仅积累高浓度的茶氨酸,同时对高浓度的H+和Al3+具有良好的适应性。那么茶树根系对A13+和H+的高度耐受性与茶氨酸的高度积累之间是否存在有趣的联系尚不清楚。本论文通过生理生化试验、分子生物学、转录组学等技术手段,初步讨论了酸铝胁迫中,茶树根部茶氨酸含量变化的影响,结合酸铝抗性指标以及相关基因表达,来解析茶氨酸可能参与的耐酸铝机制。本实验的主要研究结果如下:1.比较分析茶树不同器官中茶氨酸和铝积累模式的差异,结果发现在须根和幼嫩的芽叶中茶氨酸含量较高,根中茶氨酸含量显著高于地上部分;须根中铝含量显著高于其他器官,其次是成熟叶中铝含量较高。2.酸铝胁迫处理茶苗,根中茶氨酸和离子含量差异性分析。结果发现与对照（0 mMAl）相比,在0.4和2.5 mM Al处理中,根系吸收积累较高浓度的Al3+;在0.4 mMAl处理中,茶氨酸含量在72 h时显著增加1.72倍左右,2.5 mMAl处理中,分别在24 h和48 h时显著增加1.30倍左右;同时发现茶树根组织在高酸铝（2.5 mMAl）胁迫下,根部聚合态的原花青素合成积累显著增加3.20倍。3.为阐述分子机理,转录组测序分析和qRT-PCR验证结果表明,在2.5 mM Al处理中,茶氨酸合成中关键基因CsGSII-1.1分别在处理后24 h和48 h表达量极显著增加2.60和1.50倍,CsGSII-1.2在24 h和48 h表达量显著增加1.50倍左右,CsGSII-1.3在48 h表达量显著增加1.40倍左右。原花青素合成关键基因CsDFR分别在12 h和48 h表达量显著增加2.6和2.0倍,CsANR和CsANS在12 h表达量分别增加1.5和1.9倍。与铝胁迫相关的转运蛋白CsALMT1和CsALMT2表达量在48 h时分别极显著增加3.3和3.9倍;CsALS1.9表达量分别在12和24 h显著增加1.3和2.1倍,CsALS3表达量在12 h极显著增加3.2倍左右;离子通道蛋白CsAIVT1分别在24 h和48 h表达量显著增加2.3和1.9倍。4.通过转录组数据分析和同源序列比对,在茶树基因组中获得4个与AtSTOP1、OsART1和AtSTOP2等高度同源的CsSTOP转录因子,分别命名为CsSTOP1a（TEA008198.1）和 CsSTOP1b（TEA011259.1）,CsSTOP2a（TEA005144.1）和CsSTOP2b（TEA012009.1）。组织特异性分析表明,CsSTOP1a和CsSTOP1b在茶树不同器官中均有表达,且表达量较高;CsSTOP2a和CsSTOP2b在根中特异性表达。在高浓度铝（2.5 mM Al）处理中,CsSTOP1a、1b和2b在12 h分别显著性上调表达4.2、1.7和2.6倍,CsSTOP2a在24 h表达量增加1.6倍左右。5.用铝敏感作物小麦作为实验材料,在营养液中单独加入铝和茶氨酸,发现铝显著抑制小麦根的伸长,而茶氨酸对小麦正常生长毫无影响。继续用不同浓度比的茶氨酸和同时处理小麦,柠檬酸作为阳性对照,记录1天和3天的根长变化。结果发现当Theanine和Al的浓度为3:1时,在3天时可以有效缓解铝抑制根系生长现象。
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