【摘 要】
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茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)具有较强的聚氟能力,而叶片是茶树氟富集的主要器官。茶叶作为世界三大饮料之一,茶叶中的水溶性氟能溶解于茶汤被人体吸收,因此,饮茶成为人们摄取氟的一种方式,饮茶健康备受关注。前期研究显示,细胞壁是茶叶聚氟的重要部位,为了揭示细胞壁多糖组分在茶树氟富集中的分子机制,本研究通过不同浓度氟处理茶树幼苗,进一步分析茶树叶片细胞壁组成与氟累积的关
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茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)具有较强的聚氟能力,而叶片是茶树氟富集的主要器官。茶叶作为世界三大饮料之一,茶叶中的水溶性氟能溶解于茶汤被人体吸收,因此,饮茶成为人们摄取氟的一种方式,饮茶健康备受关注。前期研究显示,细胞壁是茶叶聚氟的重要部位,为了揭示细胞壁多糖组分在茶树氟富集中的分子机制,本研究通过不同浓度氟处理茶树幼苗,进一步分析茶树叶片细胞壁组成与氟累积的关系,并结合课题组前期的转录组数据,筛选出PMEs(6)和XETs(24)30个差异表达基因,利用q RT-PCR和ELISA等技术就相关基因、蛋白表达及酶活性进行了分析,以期为茶树叶片细胞壁富氟机制提供理论基础。主要研究结果如下:1.茶树幼苗在不同氟浓度处理下体内抗逆性生理指标的变化。用0(CK),0.2和0.5 mmol/l不同浓度F处理福鼎大白和鄂茶10号幼苗28d,结果表明,与对照相比,茶树根系活力在0.2 mmol/l浓度有升高的趋势,在0.5 mmol/l浓度则显著降低;细胞膜透性在氟浓度为0.2mmol/l时显著下降,在氟浓度为0.5mmol/l时显著升高;茶树叶片中脯氨酸和可溶性糖含量均显著升高。说明一定浓度的氟对茶树的生长有促进作用,而超过一定浓度对茶树的生长存在不利影响。2.不同浓度的氟对茶树叶片细胞壁及其组分氟累积的影响。各处理中,茶树叶片中的氟含量显著高于根部,是根系氟含量的7-10倍;随着氟处理浓度的升高,两个茶树品种叶片中的氟含量都显著升高;叶片中的氟主要累积在细胞壁中,CK、0.2mmol/l和0.5 mmol/l氟处理中叶片细胞壁氟含量显著升高,分别占叶片氟含量的50%-60%、60%-70%、65%-75%,叶片细胞壁组分果胶和半纤维素中的氟含量随氟处理浓度的升高显著增加,福鼎大白茶树叶片细胞壁果胶和半纤维素中氟含量占细胞壁总氟含量的比例约为50%和32.7%,鄂茶10号果胶和半纤维素中氟含量占细胞壁总氟含量的比例约为51.7%和38.8%,表明叶片细胞壁果胶和半纤维素在茶树氟的累积中有重要作用。3.氟对茶树叶片和根系PMEs基因的表达、蛋白含量及活性变化的影响。q RT-PCR结果显示两个品种叶片内PMEs基因的表达量均呈不断增加的趋势,在氟处理48h或72h时增至最大,ELISA结果显示其蛋白含量、活性的变化与基因的表达基本一致。而根系中PMEs基因与蛋白的表达量变化较小且无明显的变化趋势。推测氟促进茶树叶片中PMEs基因的表达,增加PME蛋白的活性,导致细胞壁高甲酯化果胶的含量降低,促进更多自由羧基的产生,而茶树体内的F主要是与Al3+等金属离子的络合作用进行转运和富集,所以F可能通过与羧基的相互作用进而增强果胶对氟的累积。4.氟处理下茶树叶片和根XETs基因、蛋白含量及活性的变化。随着氟处理时间的延长,福鼎大白和鄂茶10号叶片中XETs基因的表达量呈递减的趋势,且均低于0h的表达量;叶片中XETs蛋白含量及活性的变化与其基因表达规律基本符合,呈现不断下降的趋势;而两个品种根系中XETs基因的表达无明显的变化规律,与蛋白含量与活性的变化并不一致。这可能与F处理下,木葡聚糖和XTHs的相对含量有关,当高尔基体中的木葡聚糖含量高于XTHs时,XTHs主要以与木葡聚糖的复合物的形式存在细胞壁,使细胞壁变得紧密进而抑制细胞的生长,其余部分木葡聚糖则通过与茶树叶片中F形成复合物从而增加半纤维素中的F含量。
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