茶树咖啡碱合成途径中TCS1、TIDH、SAMS的基因表达量差异及其与咖啡碱含量的相关性

通过实时荧光定量PCR方法研究10个茶树品种咖啡碱合成途径中3个关键酶基因(咖啡碱合成酶基因TCS1、次黄嘌呤核苷酸核苷酸脱氢酶基因TIDH、S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因SAMS)秋季的表达量,并与咖啡碱含量进行相关性分析,从基因转录表达水平探究其对茶树咖啡碱含量的影响。结果表明,TCS1、TIDH、SAMS基因表达量在品种间的变异系数分别为24.82%、23.97%、30.31%,即3个基因表达量在品种间的差异为TIDH<TCS1<SAMS。同时,TCS1与咖啡碱含量呈显著正相关,TIDH、SAMS与咖啡碱含量相关性不显著。因此,与TIDH、SAMS相比,TCS1对茶树咖啡碱的合成起到更为重要的作用。

茶树TIDH核苷酸多样性及与咖啡碱含量的关联分析

咖啡碱是嘌呤碱中最重要的一种,对茶叶的滋味等品质起重要的作用,对于咖啡碱代谢途径的研究有重要意义。根据NCBI登录的TIDH基因(编码咖啡碱合成途径的一个关键酶——次黄嘌呤核苷酸脱氢酶)cDNA设计引物,克隆获得了一条基因组DNA的中间片段,长4172bp(TIDH3)。从中国茶树资源核心种质中选取咖啡碱含量有代表性的95份资源进行了两个年度、春秋两季的咖啡碱含量HPLC测定,大部分材料的咖啡碱含量在2.50%～4.50%,4次重复的平均值为3.50%,变异系数在15.52%～19.25%,表明茶叶咖啡碱含量在不同年份与季节都是相对稳定的。经PCR扩增、测序和序列多态性分析,TIDH3中的一个759bp片段的总核苷酸多样性指数πT和θW分别为0.006和0.012,同义突变多样性πsyn=0.009大于非同义突变多样性πnonsyn=0.006。Ka/Ks=0.600<1,认为TIDH3基因受到负向选择作用。TIDH3基因连锁不平衡分析表明,基因内的连锁不平衡衰减速度较快,在约300bp范围内r2值降低到了0.2。通过关联分析,获得两个与咖啡碱含量显著相关的SNP位点,遗传贡献率分别为10.43%和5.68%。