不同处理对毛叶茶扦插育苗的影响

毛叶茶采用常规扦插技术生根困难,成苗率很低。为解决毛叶茶的扦插难题,以1份保存在中国农业科学院茶叶研究所嵊州基地的毛叶茶资源为材料,在扦插前对插穗采取了两种不同配方的生根粉试剂浸泡1 h,并以清水为对照,同时还增加“叶片修剪+覆盖薄膜”处理。研究发现,使用配方B处理和覆盖薄膜处理均能明显提高扦插生根率、成苗率,同时采用“叶片修剪+覆盖薄膜”处理还大大降低了扦插的管理难度和时间成本。这些方法也可为其他野生茶树的扦插育苗提供借鉴。

基于UPLC技术解析金萱×紫娟F1分离群体代谢物的遗传变异

为创制高甲基化儿茶素茶树新种质,以金萱和紫娟为亲本构建了一个F_(1)代分离群体,并通过建立一种超高效液相色谱法,对群体内各单株的代谢物含量及其遗传变异情况进行分析。研究发现,群体中多数代谢物含量分布符合正态偏陡分布,变异系数在20%~30%,且均存在一定数量的超亲个体,并从中筛选出9份高甲基化儿茶素等富含功能成分的优异单株。同时,结果显示多数代谢物含量在秋季高于春季,且儿茶素总量随叶片紫化程度加深而减少。本研究建立的超高效液相色谱法,为今后鉴定和筛选优异茶树种质资源和育种材料提供了一种更高效的测定方法;对金萱×紫娟F_(1)分离群体生化组分的遗传变异研究也为今后高功能成分育种和通过正向遗传学发掘调控相关性状的基因提供了重要基础。

茶树EST-SSR的信息分析与标记建立

在1589条茶树EST中,共发掘出了281个EST-SSR,分布于246条EST中,出现频率是17.68%,平均长度为33.06bp,平均分布频率是1/2.61kb。在茶树EST-SSR中,二核苷酸重复是主要的重复类型,出现最多的重复基元类型是AG/CT重复。设计了19对SSR引物,在对引物、dNTP、MgCl2的浓度及退火温度等参数进行测试后,建立了合适的PCR反应体系。以衍生绝大多数EST-SSR的龙井43DNA为模板,对引物进行了筛选,有16对引物显示扩增,可用率为84.2%;进一步在10个茶树品种中进行多态性测试,显现出多态性的引物占可扩增引物的62.5%。本文研究结果证明了根据茶树EST建立SSR标记是有效、可行的。

用EST-SSR标记对茶树种质资源的研究

采用16对EST-SSR引物对42份茶树品种资源进行了分析。在这些引物中，有13对可扩增出清晰条带，其中10对引物具有多态性，占76．9％。各多态性引物的PIC值变化范围为0．522～0．866，平均PIC值为0．730。10对多态性引物共检测到84种等位基因型和74个等位变异，每对引物可检测到基因型和等位基因数分别为4—12和3～10种。42份供试材料间遗传距离为0．074～0．667，平均遗传距离为0．363，说明本实验所测试的材料具有较广的遗传变异。在相似系数为0．55的水平可将这些材料聚为3类，多数材料包含在第一类中。本研究表明，利用EST-SSR标记进行茶树资源评价是有效的。

我国代表性茶树种质嘌呤生物碱的鉴定

从国家种质杭州茶树圃选取了403份代表性的茶树资源，采用HPLC对嘌呤生物碱进行了两年、春秋两季的重复鉴定。结果表明，年度和季节间咖啡碱含量总体稳定，但可可碱含量春季变化显著。93%以上资源的咖啡碱含量为25.0 ~ 45.0 mg/g。茶的3个变种间，咖啡碱含量存在着显著差异，且阿萨姆茶秋季较春季咖啡碱含量明显增加。来源不同地区的资源咖啡碱含量存在着显著差异，其中云南和广东的资源变异系数和多样性指数最大。从403份资源中筛选出3份高咖啡碱。

合成茶树咖啡碱相关的N-甲基转移酶基因家族的克隆及序列分析

咖啡碱是茶叶中重要的功能成分,它以黄苷为底物,以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体,通过N-甲基转移酶(NMT)类催化的一系列甲基化反应合成的产物。根据NMT基因高度相似的特性,利用长片段PCR法和侧翼序列克隆技术分离了白叶一号6种NMTs的基因组DNA全长,其中有2种为已报道的茶树咖啡碱合成酶基因TCS1、TCS2,1种为假基因,另3种基因分别被命名为TCS3、TCS4、TCS5,基因结构分析发现这6种基因均由4个外显子和3个内含子组成。山茶属植物的NMTs可聚为5类,其中TCS4和TCS5为与其他基因的相似性相对较低的一类。这些结果为今后更好地从基因组水平上剖析茶树咖啡碱的遗传机制提供有用参考。

茶树简化EcoTILLING技术的建立

EcoTILLING(Ecotype Targeting Induced Local Lesions IN Genomes)可快速检测自然群体中的SNP(Single Nucleotide Polymorphism)等DNA变异。第一次建立了简化的茶树EcoTILLING技术体系:首先筛选扩增目的基因的特异PCR引物;然后通过CELⅠ酶切PCR产物优化实验,确定酶切时间20 min、10×buffer组成为250 mmol/L Tris-HCl(pH7.4)、150 mmol/L KCl、15 mmol/L MgSO4、4μg/mL BSA和0.04%Triton x-100,反应温度为47.5℃,酶量为1.8μL CJE(Celery Juice Extract)/10μL反应体系时,酶切的谱带信号较强、特异性高;初步确定合适的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测条件为凝胶浓度5%、上样量4～5μL、有效分离长度要达到15 cm。利用上述简化的EcoTILLING对6份茶树种质870 bp的PPO基因片段实现了分型,经测序验证酶切产生的谱带与6份种质内部或不同种质间的SNP位置吻合。

茶树EST资源中SSR的信息分析

从NCBI公共数据库下载获得1989条茶树EST,去除其中的低质量的和冗余的序列,得到全长为734．54 kb的1589条无冗余EST。共在这些序列中发掘出了281个EST-SSR,分布于246条EST中,出现频率是17．68%。这些EST-SSR的平均长度为33．06 bp,平均分布频率是1/2．61 kb。茶树EST—SSR中,二核苷酸重复是主要的重复类型,出现最多的重复基元类型是AG/CT重复。本研究为茶树EST-SSR标记的建立和进一步应用奠定了基础。

茶树种质资源研究“十三五”进展及“十四五”发展方向

简要总结了"十三五"期间茶树资源收集保存、茶树起源驯化、优异资源的鉴定评价、优异基因发掘和种质创新利用等方面取得的主要进展,分析了存在的主要问题,并提出了"十四五"期间我国茶树种质资源领域的发展方向,为茶树种质资源学科研究提供参考。

白菜EST-SSR信息分析与标记的建立

数量迅速增加的EST为开发新的SSR标记提供了宝贵的资源。本研究对4584条白菜EST进行了搜索,共检索出474个SSR,检出率为10·3%,包括40种重复基元。其中二核苷酸和三核苷酸重复单元的EST-SSR占主导地位,二者出现的频率基本相近,占总SSR的近83%;其它重复类型所占比例均不足5%。GA和GAA是二、三核苷酸中的优势重复类型,分别占二、三核苷酸重复类型的71·5%和37·5%。设计了15对EST-SSR引物,在合适的PCR反应体系下,以构建EST的白菜自交系A的DNA为模板,对设计的EST-SSR引物进行筛选,发现15对EST-SSR引物都能扩增出产物。进一步用这些可扩增的引物对28个白菜品种进行PCR扩增,发现7对引物显示多态性,占引物总数的46·7%。此结果表明,根据EST建立EST-SSR标记是一条简便而又有效的途径。

茶树叶绿素合成相关基因克隆及在白叶1号不同白化阶段的表达分析

高等植物叶绿素的生物合成对其正常光合作用起关键作用。本文根据前期芯片杂交结果,采用RT-PCR和RACE技术克隆了3个茶树叶绿素合成相关基因,分别为谷氨酸-t RNA还原酶基因(Cs Glu TR)、叶绿素合酶基因(Cs Chl S)、叶绿素酸醋氧化酶基因(Cs CAO),对应的Gen Bank的登录号分别为HQ660371、HQ660370、HQ660369。序列分析表明,Cs Glu TR基因全长2165 bp,开放阅读框长1665 bp,编码554个氨基酸,推测的蛋白分子量约为60.6k D,理论等电点为8.78;Cs Chl S基因全长1463 bp,其中开放阅读框长1125 bp,编码374个氨基酸,推测的蛋白分子量约为40.5 k D,理论等电点为8.58;Cs CAO基因全长2146 bp,其中开放阅读框长1611 bp,编码536个氨基酸,推测的蛋白分子量约为60.8 k D,理论等电点为8.03。比对分析表明,3个基因编码的氨基酸序列与其他植物中同源基因的相似性均在70%以上。利用荧光定量PCR技术检测3个基因在不同白化阶段的表达,表明Cs Chl S和Cs CAO基因具有明显的表达协同性,它们在叶片中的表达量与叶片的颜色变化高度同步;而Cs Glu TR在白化叶片和正常叶片中的表达差异相对较小,同时在新生芽叶转绿过程中最先恢复正常表达水平。说明在白化叶片中,叶绿素的合成机制受到较大影响,叶绿素合成受阻导致的叶片内色素类物质含量降低或消失是叶片白化的直接原因。

广西茶树地方品种遗传多样性和遗传结构的EST-SSR分析

利用设计合成的60对扩增稳定的EST-SSR核心引物分析51份广西茶树地方品种的遗传多样性和遗传结构,共检测到232个等位基因,每对引物检测到2～7个,平均3.88个。群体的观测杂合度(Ho)变化范围为0.02(TM149)～0.92(TM186),平均为0.37;期望杂合度(He)的变化范围为0.13(TM144,TM147)～0.73(TM189),平均为0.47;位点的多态信息含量(PIC)介于0.12～0.68之间,平均为0.41。地区间遗传相似系数在0.83～0.94之间,说明不同地区地方品种间的亲缘关系较近。对于茶与白毛茶群体而言,平均遗传分化系数为0.02(P<0.001),即有2%的遗传变异存在于群体间,而有98%的遗传变异存在于群体内。另外,种群内的近交系数Fis平均为0.21,说明群体内近交现象较严重。基于Nei’s遗传距离,利用PowerMarker3.25软件进行Neighbor-Joining聚类分析,将51份地方品种聚为3类:桂林、来宾和贺州的大部分品种,钦州和梧州的全部品种聚在第Ⅰ类;第Ⅱ类包含多数地区的品种;第Ⅲ类主要由崇左、防城港和南宁的品种组成。该结果与基于模型的遗传结构分析结果基本一致。

基于EST-SSR的广东与广西茶树资源遗传结构和遗传分化比较分析

【目的】通过揭示茶树资源遗传多样性、遗传结构和遗传分化关系,为资源的有效保护和充分利用提供理论依据。【方法】利用109对核心EST-SSR标记对广东、广西的105份茶树核心资源进行遗传多样性和遗传分化比较分析;同时对广东和广西资源组群间、组群内白毛茶和茶种群间、种群内进行AMOVA分子方差分析,进一步剖析遗传结构,并绘制群体遗传结构图。【结果】109对核心EST-SSR标记共检测到435个等位基因,平均等位基因(NA)3.99个,平均有效等位基因(NE)为2.12,平均Nei's基因多样性(H)为0.59,平均观测杂合度(Ho)为0.32,平均期望杂合度(He)为0.46,平均多态性信息含量(PIC)为0.56。广东茶树资源遗传多样性的上述6个参数均小于广西茶树资源。广东白毛茶NA和H低于广东茶,NE、He、Ho和PIC与茶较为接近;广西白毛茶NA大于广西茶,但是NE、He和H低于茶。F-统计量分析表明白毛茶与茶种群内近交系数(Fis)、种群间近交系数(Fit)和种群遗传分化(Fst)都较低,基因流(Nm)都较高。广东白毛茶与广西白毛茶Fst为0.04,基因交流相对较低为6.26。AMOVA分析显示组群间遗传变异为3.09%,组群内种群间遗传变异为2.22%,种群内遗传变异为94.69%。群体遗传结构显示105份茶树资源可分为3个类群,类群Ⅰ由6份选育品种组成;类群Ⅱ由43份广东资源和16份广西资源组成;类群Ⅲ包括广西36份和广东4份资源。【结论】广东茶树资源遗传多样性程度低于广西。广东白毛茶遗传多样性比广东茶丰富,种群遗传分化低,存在较频繁的基因交流。广东白毛茶遗传多样性低于广西白毛茶,遗传分化相对较高,基因流较低。AMOVA分析显示遗传变异主要分布于广东、广西茶树资源群体内。

影响绿茶季节间品质差异的生化因子探析

通过测定同一生态环境下生长的31份茶树材料春、夏、秋3季1芽2叶时茶叶的主要生化成分,同时制作烘青茶样进行感官审评,并对测定数据进行统计分析,以揭示影响绿茶品质季节间差异的主要生化因子。结果表明,有27份材料的茶叶品质呈现出春季高于夏、秋季的变化趋势。对27份材料生化成分与品质总分的逐步回归分析、相关分析和通径分析表明,氨基酸、花青素和叶绿素含量对茶叶品质的影响最大,是导致绿茶品质季节间差异的主要生化因子。其中氨基酸表现为正向影响,在季节间呈现春季高、夏秋季降低的规律;花青素和叶绿素表现为负向影响,在季节间呈现春季低、夏秋季升高的趋势。

EST-SSR标记与茶树表型性状关联的初步分析

关联分析是一种利用连锁不平衡(LD)检测自然群体中基因位点及其等位变异,并将等位基因变异与目标性状联系起来的分析方法。本研究利用自主开发的55个EST-SSR标记对112份茶树品种(系)进行了基因分型。在EST-SSR位点连锁不平衡和供试材料群体结构分析的基础上,通过关联分析共鉴定出5个与表型性状显著关联的EST-SSR标记(P<0.01),其中标记CS298、CS317、CS84分别与一芽二叶百芽重(BW)、叶片长度(LL)和茶多酚含量(TP)显著关联,对表型变异的解释率分别为0.11、0.15和0.35;标记CS330和CS338均与咖啡碱含量(CAF)显著关联,对表型变异的解释率分别为0.14和0.15。

利用基因芯片筛选茶树芽叶紫化相关基因

采用基因芯片技术对龙井群体中紫芽资源和绿芽资源进行分析,探索茶树紫化相关的差异表达基因。结果检测到差异表达基因43个,其中上调表达基因17个,下调表达基因26个。以基因芯片中紫芽资源上调基因TC0002e03和下调基因TL016D09、TL011D06,及不变基因TL022H08、TL024B05为材料,用实时荧光定量方法验证基因芯片的结果,二者完全相符。根据基因芯片的实验结果,采用数据库查询方式对43个差异表达基因进行功能注释,结果表明差异表达基因主要与能量代谢、次生代谢和转录调控等分子功能有关,特别是在差异表达基因中还包含两个与花青素代谢途径直接相关的基因,苯丙氨酸解氨酶和花青素还原酶基因,同绿芽资源相比,它们在紫色资源中分别下调3.44倍和上调2.09倍;同时还筛选到两个可能调控花青素合成的转录因子MYB蛋白和WD40蛋白,分别上调2.25倍和2.54倍。这些研究结果将为深入理解茶树芽叶的紫化机理,克隆相关基因打下基础。

茶树2个MYB转录因子基因的克隆及表达分析

MYB类转录因子是一类包含一段保守的DNA结合结构域的基因家族,广泛地参与植物发育和植物次生代谢的调节。根据前期芯片杂交和文库筛选得到的2个MYB转录因子的部分序列,采用RT-PCR和RACE技术分离得到它们的全长基因:CsMYB1和CsMYB2,在GenBank的登录号分别为HQ660373和HQ660374。序列分析表明:CsMYB1基因全长1132bp,开放阅读框长879bp,编码292个氨基酸,推测的蛋白分子量约为32.9ku,理论等电点为8.13;CsMYB2基因全长1020bp,其中开放阅读框长675bp,编码224个氨基酸,推测的蛋白分子量约为25.4ku,理论等电点为9.05。2个基因编码的蛋白均具有明显的R2R3MYB结构域,且在R3结构域的下游都含有1个相对保守的C1(LIXXGIDPXTHR)基序。同源性分析表明:茶树CsMYB1和CsMYB2编码的氨基酸序列与其他植物的MYB类转录因子具有较高的相似性,其中CsMYB1编码的氨基酸序列与陆地棉MYB1的相似性为57%,CsMYB2编码的氨基酸序列与葡萄MYBC2的相似性为75%。利用荧光定量PCR技术检测2个转录因子基因在遮荫处理条件下的表达规律,及其在茶树不同组织中的表达特性,结果表明:CsMYB1和CsMYB2在不同组织中均有表达,但表达量具有明显区别,其中CsMYB2在叶片中的相对表达量是根中的100多倍;而遮荫处理能明显降低叶片中的花青素含量,并提高CsMYB1的表达,但对转录因子CsMYB2的影响不大。

茶树等植物中嘌呤生物碱代谢研究进展

咖啡碱等嘌呤生物碱分布于自然界多种植物中,由于过量摄入咖啡碱会对人体产生副作用,因此对嘌呤碱代谢进行调控,培育低咖啡碱植物品种具有重要的意义。本文综述了嘌呤生物碱在不同属种植物中的分布、生物合成与降解的主要路径及非主要路径、参与嘌呤碱代谢的酶及相应编码基因克隆的研究进展,并对培育低咖啡碱茶树品种中存在的问题与今后的努力方向进行了讨论和展望。

茶树生长素抑制蛋白基因CsARP1的克隆与表达分析

从茶树休眠芽抑制消减杂交文库中分离得到生长素抑制蛋白基因的3'-片段,以休眠芽为材料,利用RACE技术克隆了其cDNA全长,并利用荧光定量PCR研究了该基因在不同休眠阶段芽的相对表达量。结果从茶树休眠芽中获得一个全长为711bp的生长素抑制蛋白基因CsARP1(GenBank登录号为HQ225758)。该基因开放阅读框为357bp,编码118个氨基酸,推测的蛋白质分子量为12.82KD,等电点约为9.57。多序列比对结果显示,该基因编码的氨基酸序列与其他植物的ARP蛋白序列相似性达到70%以上,具有生长素抑制基因家族的保守结构域。荧光定量PCR结果表明,CsARP1基因在休眠阶段表达量较高,而在解除休眠(萌发)后表达量较低,说明CsARP1基因可能与茶树芽休眠有关。

白菜EST-SSR标记的通用性

EST-SSR是从表达序列标签(expressedsequencetag,EST)中开发的新型简单序列重复(simplesequencerepeat,SSR)标记。根据白菜EST设计了15对SSR引物,对白菜、油菜、玉米、高粱、水稻和茶树等进行了PCR,研究了白菜的EST-SSR标记在不同物种间的通用性。所设计的引物对不同白菜品种、近缘种油菜和远缘种玉米、高粱、水稻和茶树的扩增成功率分别为100%、93.3%、80%、93.3%、93.3%和86.7%。在15对引物中,有11对在远缘种中都有扩增产物,而且一些引物可显示多态性,多态性引物分别占了可扩增引物的33.3%、28.6%、28.6%和61.5%。这些结果表明,白菜EST-SSR引物具有较高的通用性,这对于比较基因组学研究有重要意义。