基于茶树儿茶素生物合成的蛋白质研究

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儿茶素是茶树中的次生代谢产物之一,不仅是茶饮料中的主要呈味物质,也是茶叶主要的功能成分。   本文以茶树鲜叶和愈伤组织为实验材料,建立了适合茶树鲜叶、愈伤组织、叶绿体的蛋白质提取方法以及单双向电泳方法。在此基础上比较了茶树鲜叶和愈伤组织、叶绿体蛋白的差异;重点利用双向电泳技术对“云茎63X”(儿茶素含量低)、“云茎63Y”(儿茶素含量较高)和光照诱导的“云茎63Y”(儿茶素含量最高)愈伤组织的蛋白质差异进行了分析,并对其中差异表达的蛋白点进行了质谱(LTQ-ESI-MS/MS)分析;对叶绿体中可能存在的儿茶素生物合成的酶学证据进行了研究。主要研究结果如下:   1.本文从蛋白质提取得率、SDS-PAGE电泳效果方面比较了TCA-丙酮沉淀法,冷丙酮沉淀法,TCA沉淀法,Tris-丙酮法四种提取方法对茶树鲜叶和愈伤组织蛋白的提取效率,结果发现TCA-丙酮沉淀法的蛋白提取效果最好。通过比较SDS-PAGE电泳的方式和参数设定,发现不连续电泳比连续电泳的蛋白质分离效果好;不连续电泳中恒压的效果要好于恒流。此外,第一向等电聚焦是否完全、SDS-PAGE胶聚合是否均匀也直接影响着双向电泳图谱的质量。   2.光照是诱导植物细胞积累次生代谢产物的主要因子之一,本实验研究了光照对“云茎63Y”愈伤组织的儿茶素合成代谢的影响,结果表明光照培养下愈伤组织的生长受到抑制,色泽上略有变黄,但儿茶素含量得以提高。HPLC测定结果表明,“云茎63X”、“云茎63Y”和光照诱导的“云茎63Y”愈伤组织之间的儿茶素含量差异较大,其中“云茎63X”与“云茎63Y”儿茶素含量相差约5倍,光照处理的儿茶素含量为诱导前的1.6倍。对“云茎63X”、“云茎63Y”和光照诱导的“云茎63Y”愈伤组织蛋白进行了双向电泳分析,并检测出14个差异较大的蛋白质点,经质谱(LTQ-ESI-MS/MS)分析和数据库检索,这14个蛋白包括:谷胱甘肽S-转移酶、WD40蛋白、咖啡酸-O-转甲基酶、S-腺苷甲硫氨酸合成酶、果胶甲酯酶等。这些蛋白分别参与了类黄酮的合成、转运及其调控,参与了乙烯合成、糖酵解和信号转导等生理作用。   3.比较了Percoll和蔗糖密度梯度离心对叶绿体的分离效果,以及涨破法和冻融法对叶绿体蛋白质的提取效果。通过对叶绿素得率,叶绿体完整度、纯度,蛋白含量和SDS-PAGE电泳图谱的比较,发现Percoll密度梯度离心法和冻融法适合茶树完整叶绿体分离及蛋白提取。检测了叶绿体中三种儿茶素合成关键酶(PAL、DFR/LAR、ANR)的活性,结果表明:在茶树叶绿体内具有PAL、DFR/LARDHQ、DFR/LARDHM、ANR酶的活性,说明茶树叶绿体具有合成儿茶素的能力。
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