小粒咖啡树咖啡碱合成途径中CaXMT1、CaDXMT1、CCS1表达差异及其与咖啡碱含量的相关性

探索咖啡碱合成途径中3个关键酶基因CaXMT1、CaDXMT1和CCS1表达与咖啡碱合成的相关性,探讨小粒种咖啡豆中咖啡碱合成机理,为咖啡树的育种提供理论依据。利用高效液相色谱(HPLC)及实时荧光定量PCR(qRT-PCR)仪分别测定小粒种咖啡植株不同组织不同发育时期咖啡碱含量和CaXMT1、CaDXMT1、CCS1的mRNA相对表达量,并进行相关性分析。结果表明,不同组织不同发育时期咖啡碱含量由高到低依次为嫩叶>幼果>成熟鲜果>成熟叶片,且幼龄组织中的咖啡碱含量皆显著高于成熟期(P<0.01)。CaXMT1在幼龄组织中的相对表达量显著低于成熟期(P<0.01),而CaDXMT1和CCS1相对表达量在同一组织不同发育时期中差异不显著。CaXMT1在幼果中的相对表达量与咖啡碱的含量呈显著负相关(R2=0.93,P<0.01),CaDXMT1和CCS1在不同组织不同发育时期中的相对表达量与咖啡碱含量相关性不明显。咖啡碱的合成途径是一个复杂的过程,关键酶基因在不同组织不同时期的表达量及其与咖啡碱合成的相关性差异,可能与酶的特性有关。

咖啡树咖啡碱合成相关基因研究进展

咖啡是世界三大饮料之一,其含有的咖啡碱,适量摄入对身体有益,过多则有害。因此,培育低咖啡碱或无咖啡碱咖啡品种具有非常重要的意义。目前,已从多数植物中分离并克隆出咖啡碱合成的相关基因,并研究了其表达特点和相关酶活性的调节机制,探讨培育低咖啡碱咖啡树的可能途径和存在的问题。综述近年来咖啡树咖啡碱合成与代谢的研究进展,展望如何培育出生长快、成本低、安全稳定的低咖啡碱植株,从而实现农业推广。