白茶萎凋过程萜烯类合成相关基因的鉴定和表达分析

萜烯类化合物是植物中重要的次生代谢产物之一,对茶树挥发性香气的组成起着重要作用。从茶树基因组数据库中鉴定获得了141个茶树萜烯类合成相关基因,并对其不同组织表达特异性进行分析,筛选出16个在茶树顶芽和嫩叶中高表达的萜烯类合成代表基因。生物信息学分析结果表明,系统进化关系将茶树与拟南芥和葡萄的萜烯类合成相关基因分成了4个亚家族;茶树萜烯类合成相关基因含有5~14个外显子,在上游启动子区域分析发现了大量与光响应、植物生长发育、激素和胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量检测发现,CsMVK、CsDXS和CsGGPS在白茶萎凋过程中的表达显著上调;CsDXR、CsMCT、CsCMK、CsMCS、CsHDS、CsGPPS和CsGGPPS在萎凋4 h和24 h的表达达到峰值。本研究结果为进一步挖掘茶叶萎凋过程中萜烯类合成相关基因对茶叶香气组分积累提供了理论依据。     

茶树LOX基因家族的鉴定及其在白茶萎凋过程的表达分析

脂肪族类化合物是植物芳香物质的重要组成部分,对白茶香气的形成具有重要作用。利用生物信息学方法,在染色体级别的茶树基因组数据库中,对LOX基因家族进行鉴定,从中获得12个茶树LOX基因家族成员,命名为CsLOX1~CsLOX12。12个茶树LOX基因序列,主要定位于细胞质或叶绿体中,其编码蛋白具有相同的特征结构域及保守基序。系统进化树分析表明LOX基因家族分为9-LOX和13-LOX两个亚家族,CsLOX2、CsLOX3、CsLOX4、CsLOX7为9-LOX亚型,其余为13-LOX亚型;基因结构分析表明CsLOX1含有8个外显子,其余均含有9个外显子;不同组织转录组数据分析结果表明,该家族在茶树嫩叶、成熟叶部位高表达;上游启动子区域分析发现大量与植物生长发育、光响应、激素及胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量PCR检测发现,CsLOX基因家族在干旱、低温及茉莉酸甲酯处理下均有不同程度的表达,在白茶不同萎凋时间处理下,CsLOX1、CsLOX3、CsLOX5、CsLOX7、CsLOX8、CsLOX9、CsLOX11和CsLOX12的表达量被诱导上调,4 h时表达量最高（最高上调27倍）。结果表明,CsLOX基因家族成员参与白茶加工萎凋过程脂肪族香气形成的调控,为探明白茶加工过程香气形成的分子机制奠定基础。     

茶树乙醇脱氢酶基因家族的鉴定及其在白茶萎凋过程的表达分析

乙醇脱氢酶（Alcohol dehydrogenase,ADH）作为植物香气物质合成的脂肪酸代谢等途径中关键酶之一,对茶叶芳香物质的形成有着重要作用。从茶树染色体级别的基因组数据库中鉴定到19个CsADH基因家族成员。系统进化树显示,茶树的ADH基因家族成员分成6个亚家族;共线性分析发现,茶树和拟南芥、葡萄与猕猴桃的ADH基因家族之间分别存在2、4、12对共线性关系;茶树ADH基因家族含有1~13个外显子,编码其氨基酸的数目为236~669,分子量为26.15~73.83 kDa,且主要定位于细胞质和叶绿体,仅CsADH1定位于细胞核。此外,对上游启动子区域分析发现了大量与光响应、植物生长发育、胁迫和激素响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量检测发现,CsFDH2在萎凋4 h时表达量最高;CsADH4和CsADH10在萎凋32 h时表达量最高,分别是对照的4.11倍和3.54倍;CsADH3在萎凋48 h时达到峰值,略高于萎凋32 h的表达量;CsADH-like1在萎凋40 h时表达量达到最高值;CsADH-like3在萎凋24 h时表达量最高。以上结果为探究萎凋过程中乙醇脱氢酶基因对白茶脂肪族类芳香物质形成的分子机理提供参考。     

高茶氨酸茶树新品系‘福黄1号’黄化变异机理

【目的】分析茶树黄化变异相关的代谢和转录机制,探究高茶氨酸茶树新品系‘福黄1号’的黄化变异和高茶氨酸形成机理。【方法】以茶树‘福安大白茶’及其黄化突变种质‘福黄1号’为试验材料,利用超微电镜、广泛靶向代谢组学、靶向代谢组学及转录组学联合分析,确定茶树黄化变异相关的色素、代谢物及转录组数据。【结果】超微结构显示,‘福黄1号’的叶绿体类囊体呈现丝状,基粒片层排列散乱不规则,片层间疏松,存在许多异常的囊泡。色素含量测定表明,叶绿素a和叶绿素b含量显著下降,叶绿素a/b比率下降,相关基因SGR表达显著下调,黄化叶片中光捕获叶绿素a/b蛋白（LHC）表达显著下调。类胡萝卜素总含量虽然差异不大,但各组分含量显著变化,玉米黄质为唯一显著增加的组分,其调控基因VDE表达显著上调,其余组分含量均下降。与‘福安大白茶’相比,‘福黄1号’中共鉴定到680个差异表达基因（DEGs）和57个显著变化的代谢物（SCMs）。KEGG富集分析表明,SCMs和DEGs显著富集到氨基酸生物合成、谷胱甘肽代谢以及TCA循环等途径。此外,与碳和氮代谢相关的通路也被激活。通过靶向测定,共鉴定到19种游离氨基酸,新品系‘福黄1号’游离氨基酸含量显著高于‘福安大白茶’,达到97.13 mg∙g^-1,其中茶氨酸为66.90 mg∙g^-1,占氨基酸含量的68.89%,而精氨酸含量达到8.46 mg∙g^-1,是‘福安大白茶’的56.4倍。调控氨基酸合成的GOGAT和GLU的表达量上调1.17倍和3.17倍。【结论】‘福黄1号’的芽叶色泽主要受叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮等色素代谢的影响,SGR和4种LHCs的共同作用也可能影响叶绿体的生物合成来调节叶片色泽。‘福黄1号’茶氨酸含量显著高于‘福安大白茶’的原因主要是泛素化相关的蛋白质水解酶表达上调蛋白降解能力加强,叶绿素和其他含氮分子生物合成的减少,以及黄化叶中碳骨架的缺乏,氨基和氮资源被更有效地储存,使得与氨基酸合成相关的氮代谢激活,茶氨酸合成前体物质之一的谷氨酸积累,这可能促使茶氨酸成为黄化叶中显著积累的含氮化合物。     

福建寿宁高山红茶矿质元素和稀土元素特征分析

【目的】探明福建寿宁高山红茶的矿质元素和稀土元素的含量特征及变化规律，为福建高山红茶的品质特征研究及高山红茶良种的推广应用提供参考依据。【方法】以60份不同等级寿宁高山金牡丹红茶为研究对象，分别进行感官审评、矿质元素和稀土元素含量测定，并结合化学计量学方法分析其化学元素差异特征，构建高山红茶等级判别模型。【结果】15种矿质元素含量由高到依次为钾（K）>钙（Ca）>镁（Mg）>锰（Mn）>铝（Al）>铁（Fe）>钠（Na）>锌（Zn）>铜（Cu）>铅（Pb）>锡（Sn）>硒（Se）>砷（As）>镉（Cd）>汞（Hg），其中，K、Ca、Mg、Mn在寿宁高山红茶样品中含量丰富，占矿质元素总量的96.78%;15种稀土元素含量由高到依次为铈（Ce）>镧（La）>钇（Y）>钕（Nd）>钆（Gd）>镨（Pr）>镝（Dy）>铒（Er）>镱（Yb）>钐（Sm）>铕（Eu）>钬（Ho）>镥（Lu）>铽（Tb）>铥（Tm），其中，寿宁高山红...