茶树(Camellia sinensis L)是我国的重要的园艺类叶用经济作物。但是和其他经济作物一样,茶叶也面临着一定的虫害侵袭。同时,茶叶作为饮品的特殊性也使农药残留的问题更加突出。茶叶的质量与饮用安全是人们关注的重点。茶园病虫害危害严重,每年造成茶园减产15%～20%。茶树次生代谢产物不仅是茶叶特殊风味品质的物质基础,而且与茶树的病虫害防御密切相关。挥发性萜烯类化合物是植物花和果实中重要的香气活性物质,且具有重要的生理作用,参与茶树的直接或间接防御。因此,挖掘与萜类合成相关的基因对茶树病虫害绿色防控具有重要意义。茶树中已经鉴定了多个萜烯合酶,但是还有更多的TPS未被鉴定功能。为了对茶树中的萜烯合酶(Cs TPSs)进行全面了解,本研究通过对茶树基因组序列分析,发现了40个Cs TPSs。植物的萜烯合酶基因家族中共分为7个系统发育亚家族,茶树中包含5个。在此基础上,本研究又系统分析了茶树Cs TPS基因家族成员的进化关系、内显子与外显子的结构特点、保守结构域、其在不同茶树组织的表达及对茉莉酸甲酯的响应情况。基因表达分析表明,Cs TPSs在嫩芽、嫩叶和花中的表达量明显高于其他组织,这也与茶叶具有独特的风味相吻合。茶尺蠖取食可显著诱导茶树Cs TPS27合成并释放相关萜类化合物。GC-MS分析表明,茶尺蠖啃茶树叶片可合成多种萜类化合物,其中含有具有抗虫作用的β-石竹烯,而未被取食的茶树叶片没有或只有少量β-石竹烯合成,说明Cs TPS27可能在茶树的抗虫防御中具有一定的功能。为了进一步验证这些Cs TPSs的生物学功能,本研究筛选得到了一条对茉莉酸甲酯响应强烈的的相关基因Cs TPS27。利用PCR技术克隆到该基因的全长,进化树分析表明Cs TPS27属于TPS-a分支。将Cs TPS27全长连接到p GEX-4T1载体并转化大肠杆菌,表达得到重组蛋白。分别以GPP和FPP为底物进行体外酶活分析。结果表明Cs TPS27可利用FPP为底物在体外具有催化合成单环结构β-榄香烯、大根香叶烯、γ-榄香烯、α-摩勒烯和α-石竹烯;双环结构β-石竹烯、γ-摩勒烯、α-杜松烯、γ-杜松烯、δ-杜松烯和(+)-香橙烯,和三环结构α-古巴烯和α-毕茄澄烯。不能利用GPP为底物。说明Cs TPS27可能是一条多功能的倍半萜合成酶基因。茶树体内活性实验可能需要进一步完善。综上所述,本研究在系统分析了茶树Cs TPSs家族特点的基础上,揭示了Cs TPS27是一种新型的茶树倍半萜环化酶。该研究不仅有助对茶树Cs TPSs家族的认识,而且为茶树多种环化倍半萜的生物合成及调控提供了理论依据。