茶树茶氨酸代谢相关基因表达组织特异性分析.pdf

核农学报2015，29(7)：1285—1291

JournalofNuclearAgriculturalSciences

文章编号：1000—8551(2015)07—1285—07

茶树茶氨酸代谢相关基因表达组织特异性分析

陈琪孟祥宇江雪梅于淑伟宛晓春

(安徽农业大学／省部共建茶树生物学与资源利用国家重点实验室，安徽合肥230036)

摘要：为了研究茶树中荼氨酸代谢相关基因的组织与表达特性，本研究利用实时荧光定量PCR检测方

法探索了茶树(CamelliaSinens~)茶氨酸代谢途径中相关基因：茶氨酸合成酶(TS)、谷氨酰胺合成酶

(GS)、谷氨酰胺仅一酮戊二酸氨基转移酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)以及与氮素吸收和转化密切

相关的亚硝酸还原酶(NiR)、精氨酸脱羧酶(ADC)，在不同组织器官及不同发育时期的表达情况。结果

表明，Ts基因家族成员在茶树的不同器官中均有表达，且差异明显，其中TS1在根中表达量最高，TS2

在花中表达量最高，而TS3在单芽和侧根中的表达量均相对较高；而GS、GOGAT基因均明显表现为叶

部含量高于根部，说明其主要参与了叶部光呼吸过程释放氨的再同化过程；对于GDH、NiR、ADC等主要

参与根部铵态氮吸收与转化的基因则表现为根部含量明显超过叶部。表明茶氨酸合成途径同时受到根

部与叶部氮代谢的影响，同时茶氨酸合成酶基因家族成员的表达呈现出明显的组织特异性。本研究有

助于从分子水平上分析与认识影响茶树茶氨酸代谢途径相关基因的表达与调控模式，为今后茶树品质

遗传改良提供理论基础。

关键词：茶树；茶氨酸代谢；荧光定量PCR；组织特异性

DOI：10．11869／i．issn．100-8551．2015．07．1285

茶氨酸作为茶树体内重要的非蛋白氨基酸，在茶叶关键酶，高等植物主要利用谷氨酰胺合成酶／谷氨酰胺

游离氨基酸中含量最高，占茶叶干物质总量1％一一一酮戊二酸氨基转移酶(谷氨酸合成酶)合成谷氨

2％…。除了可以影响茶叶风味与品质，茶氨酸还作为酸(简称GS／GOGAT途径)进行根系吸收氨的同

重要的“氮库”对茶树中的氮代谢与氮转运起重要的调化。植物中GS主要分为2类，即分别定位于胞质

节作用。茶树作为一种多年生的耐铵性经济作物，具和叶绿体的GS1和GS2，GS1主要存在于非光合组织器

有与其它植物不同的氮素代谢途径，即茶树氮代谢与茶官中，起合成谷氨酸进行氮的转移作用，同时GS1在叶

氨酸代谢紧密相联。茶树体内各个组织中均含有片和茎中主要分布于韧皮部，GS1活性在叶片衰老时提

茶氨酸，对茶树不同部位的茶氨酸含量测定表明，新梢高，说明GS1与氮素的转移有关11]。GS2主要分布于

须根嫩茎、成叶老茎、主侧根。在茶树新梢萌叶绿体基质中，是Gs在绿色组织中的主要形式。

发前，供给茶树的铵态氮主要以茶氨酸、谷氨酰胺和精GS2的主要功能是同化质体(叶绿体)中硝酸盐经还原

氨酸形式贮藏在根部和叶部，这些化合物在茶树萌发时酶催化产生的氨，以及光呼吸过程中释放的氨的再同

转移到生长点(新梢)，尤以茶氨酸浓度最高一。茶氨化，GS2在根和其他非绿色组织质体中也有存在，在

酸合成酶(theaninesynthetase，TS)的发现对于研究茶树籽粒发育和灌浆时期，叶片GS1和GS2同时参与氨的

氮吸收与转运机制具有重要的意义，对其基因序列的研同化或再循环过程。目前NCBI上登录的茶树TS

究表明该酶与植物谷氨酰胺合成酶(glutamine序列有3条，Gs序列有8条，同源性较高，且部分序列

synthetase，GS)基因高度同源，陈琪通过蛋白结构与重复，尽管推测Ts应为Gs基因家族成员，但是二

系