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。