福建野生茶树特异资源评价与苦茶碱合成相关基因分析

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茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]为山茶属的多年生木本植物,其富含的儿茶素、嘌呤生物碱、氨基酸等次生代谢物,具有独特的保健功效。福建地处亚热带季风气候区,茶树栽培历史悠久,茶树种质资源丰富。本研究以82份福建野生茶树种质资源为供试材料,通过对其儿茶素组分、嘌呤生物碱组分和游离氨基酸组分的系统分析与鉴定评价,挖掘出云霄云香茶(YX19)、梁山大茶树1号(YX11)、蕉城苦茶1号(JC01)、安溪苦茶(AX01)、尤溪汤川6号(TC06)、大田6号(DT06)、诏安8号(ZA08)等富含表没食子儿茶素-3-O-(3-O-甲基)没食子酸酯(EGCG3"Me)、苦茶碱及茶氨酸等优特异茶树种质资源。同时通过转录组学技术,对茶树苦茶碱合成相关基因进行了分析。主要研究结果如下:1.建立一种检测茶叶嘌呤生物碱的UHPLC-MS/MS分析方法本研究成功构建了一种测定茶叶嘌呤生物碱组分(咖啡碱、可可碱、苦茶碱及茶叶碱)的UHPLC-MS/MS分析方法,其线性相关性均超过0.99,检出限区间为0.066~1.630μg·L-1,定量限区间为0.219~5.435μg·L-1。该方法能够对茶叶样品的嘌呤生物碱组分进行准确的定性和定量分析,且分析时间仅需6 min。2.福建野生茶树生化成分多样性分析及特异资源筛选对福建野生茶树种质资源的9种儿茶素组分、4种嘌呤生物碱组分和33种游离氨基酸组分进行了系统分析。结果表明:(1)发现福建野生茶树资源多含有EGCG3"Me,从中获得14份高EGCG3"Me资源(>20 mg·g-1);(2)51份福建野生茶树种质资源含有苦茶碱,占比达62.20%,并从中获得17份高苦茶碱茶树资源(>30 mg·g-1);(3)筛选出高氨基酸资源(>50 mg·g-1)7份,高茶氨酸资源(>30mg·g-1)10份。3.福建云霄、大田野生茶树种质资源生化成分区域特征分析对参试的云霄、大田产区野生茶树资源生化成分进行了系统分析,结果表明:(1)云霄县3个区域茶树种质资源的生化成分具有明显地域特征。梁山(LS)茶树资源富含苦茶碱(TC),如梁山大茶树1号(YX11)为高苦茶碱资源;小帽山(XMS)茶树资源的表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、EGCG3"Me含量较高,如小帽山1号(YX18)为高EGCG茶树资源,小帽山2号(YX19,云霄云香茶)为高EGCG3"Me茶树资源;南乌山(NWS)茶树资源的丙氨酸(Ala)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)含量略高于其他两地。(2)大田县茶树种质资源均含有EGCG3"Me,其中含量高于10 mg·g-1的种质资源有15份。同时均富含苦茶碱,部分资源的苦茶碱含量高于咖啡碱,是以苦茶碱为主要嘌呤生物碱的分布模式,如DT06、DT07、DT08、DT19。4.蕉城苦茶叶片及花器官不同发育时期苦茶碱合成相关基因分析以蕉城苦茶和福鼎大白茶为供试材料,开展了基于转录组技术的茶树苦茶碱生物合成分子机制研究,结果发现茶树尿酸氧化酶UOX(TEA012458)和咖啡碱合成酶TCS(TEA030024)可能是茶树叶片中苦茶碱合成调控的关键基因。此外,在对蕉城苦茶花器官不同发育时期(幼蕾期、露白期、开花期)的研究结果显示,幼蕾期花器苦茶碱含量显著高于其他两个时期。通过加权基因共表达网络(WGCNA)将鉴定得到的13个模块,与嘌呤生物碱含量数据进行关联后,可获得其中2个与嘌呤生物碱合成高关联度的关键模块,其中ADSL(CSTGY03G0002327)、ADSL(CSTGY09G0001824)及UAZ(CSTGY06G0002694)可能是蕉城苦茶茶树花中苦茶碱合成的关键基因。
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