Tea Polyphenols Biosynthesis and Genes Expression Control in Tea (Camellia Sinensis)

【摘要】：在植物资源遗传改良前,必须对资源遗传背景有充分地了解,才能使改良越精确、快速。因此,了解和掌握决定植物产量和质量的各种生物代谢途径及它们之间的相互作用是进行高效遗传改良工作的前提条件。茶是重要的农作物,全球范围内其消费量为无酒精饮料之首,茶多酚尤其是儿茶素不仅与茶叶的感官品质特征、商业价值密切相关,而且有良好的健康功能。高品质是植物育种工作的重要目标,但茶是多年生作物,繁殖周期长,通过获得子代来研究其遗传特性需要很长时间。因此创造出快速的遗传改良技术是解决面临的品种问题和实现新产品开发目标的一个很有价值的策略。本文对茶叶品质遗传改良相关的生化代谢途径中的潜在目标开展研究。 以拟南芥为材料,研究了茶多酚对植物的保护作用,结果发现茶多酚可以减轻拟南芥受UV-B胁迫损伤。在UV-B胁迫处理24小时内,喷涂茶多酚的拟南芥损伤程度较对照轻:而且茶多酚处理可抑制UV-B胁迫条件下拟南芥查尔酮合成酶基因(CHS)的表达,而该酶是植物黄酮类生物合成途径的关键酶。此外,与对照相比,茶多酚处理还可使接受UV-B辐射的拟南芥在停止胁迫后得到较好恢复。茶多酚的主要成分是儿茶素,由此证明,儿茶素类化合物与植物抗UV-B辐射损伤机制有关。 研究还发现,环境因子,即光照和温度,对黄酮类合成代谢途径中关键基因的表达起重要调控作用。低强度白光处理可诱导黄酮类代谢途径中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合成酶(CHS)和黄烷酮醇还原酶(DFR)基因表达。与单独UV-B或者白光处理相比,UV-B和白光组合处理对上述基因表达有协同诱导效应。查尔酮合成酶家族基因中至少有一种在15-30℃条件下表达,而且该温度范围也是黄烷酮醇还原酶(DFR)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因表达的最适条件。 对不同发育阶段叶片茶多酚合成途径中的关键基因的表达类型进行了研究,结果发现,这些关键基因在传统采摘嫩度新稍(一芽二叶)中的表达均高于成熟叶片,而且不同发育阶段叶片中的黄烷酮醇还原酶(DFR)基因表达与茶多酚积累之间的关系比苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合成酶(CHS)基因更密切。因此,黄烷酮醇还原酶基因或者下游的一些基因是进行茶多酚生物合成控制和儿茶素组分相关的育种评价的关键基因。 黄酮类生物合成途径在多种作物及模式植物中已有广泛的研究。由于茶多酚生物合成调节机制和积累模式的复杂性,本文采用cDNA-AFLP方法对该途径中可能的更多的结构基因和调节单元进行筛选研究,并对与茶多酚积累模式一致的差异条带进行序列分析和比较。结果发现表达序列标签(ESTs)是研究茶树基因活性的辅助工具之一,通过该方法获得的一些未知基因成员的信息可以很好地解释茶树特征性成份的积累模式。因此该方法也是一种很有潜力的茶树品种改良和遗传操作的分子标记。

【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S571.1