基于UPLC-Q-TOF/MS技术分析信阳古茶树叶片化学成分

采用超高效液相色谱-四极杆串联飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF/MS)技术对信阳市鸡公山大茶沟(东经114°01′—114°06′,北纬31°46′—31°52′)古茶树叶片中的化学成分进行了高效、全面的分析.根据色谱峰的精确分子质量、母离子、碎片离子、质谱裂解规律等信息结合UNIFI数据库、参考文献及对照品的数据对化合物结构进行鉴定.共鉴定出29个化合物,包括低聚糖1个、酚类化合物7个、黄酮类化合物18个、蒽醌类化合物2个、萜类化合物1个.

茶树NAC基因的鉴定及其在逆境反应中的表达调控分析

利用隐马可夫模型检索和同源比对的方法,从茶树基因组鉴定出108个NAC成员(CsNAC).理化特征、进化关系、基因结构和保守基序分析表明,CsNAC蛋白长度在134~1950个氨基酸之间,分子量介于15.4~222 kD,等电点介于4.60~9.91,大部分为亲水性蛋白(除CsNAC97).其中,CsNAC3、8、14、23、32、74、82、90、106蛋白含跨膜结构域.进化分析将CsNAC家族分为18个亚类,ONAC022和NAP亚类成员最多,AtNAC3和OsNAC8亚类成员最少.CsNAC基因启动子区富含响应干旱、低温、盐胁迫以及病原菌侵染的序列元件.据转录组数据分析结果,CsNAC基因家族成员在不同组织和胁迫处理后呈现显著的表达差异.低温和干旱胁迫下的CsNAC共表达网络中,ABA参与调控其关键基因的表达;KEGG分析显示,信号传递、糖代谢、植物与病原菌互作等途径存在显著富集.

茶树炭疽病拮抗内生细菌贝莱斯芽胞杆菌的筛选与鉴定

从祥云茶业基地信阳10号母本园中采摘信阳10号茶树(Camellia sinensis)健康叶片,分离纯化得到茶树内生细菌7株,平板对峙法筛选得到4株拮抗菌,均对茶树炭疽菌(Colletotrichum fructicola)具有抑制作用,其中X10-03抑菌效果最好,其代谢产物对茶树炭疽病病菌的抑菌率达到52.7%.光学显微镜观察发现,X10-03菌株代谢产物可有效抑制茶树炭疽菌分生孢子萌发和菌丝的生长.稀释3倍的发酵液对茶树炭疽菌菌丝生长的抑菌率达到70.4%;经过16S rDNA和gyrA基因序列分析,将内生拮抗细菌X10-03鉴定为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis).

信阳10号叶绿体基因组及其系统进化

信阳10号是适制信阳毛尖的国家级良种,然而其起源以及与其他茶树品种之间的进化关系尚不清晰。利用MGI2000平台对信阳10号进行测序,组装获得了信阳10号的完整叶绿体基因组并对其结构进行分析,同时,为探究信阳10号与其他茶树的进化关系,构建了46个物种的叶绿体基因组系统发育树。结果表明:(1)信阳10号叶绿体基因组大小为157041 bp,包括2个反向重复区(IR,26078 bp),1个大单拷贝区(LSC,86594 bp)和1个小单拷贝区(SSC,18291 bp);共注释得到叶绿体基因113个,包括79个蛋白质编码基因,30个tRNA基因和4个rRNA基因。(2)在信阳10号的叶绿体基因组中共检测到了74个SSR位点,大部分SSR由A/T组成。(3)贝叶斯法构建的系统进化关系树显示,信阳10号与福建铁罗汉关系最近,并且两者的叶绿体基因组完全相同,推测可能来源于相同母本;信阳10号与韩国茶Chamnok和Sangmok、福建白鸡冠、云南德宏茶也有较近的亲缘关系。研究结果为进一步探究茶树起源与演化以及分子育种提供了基础。

茶树异胡豆苷合成酶基因的全基因组鉴定和表达分析

基于隐马可夫模型检索和序列比对,从茶树基因组鉴定出17个异胡豆苷合成酶(Strictosidine synthase,STR)基因(CsSTR1~17).理化分析表明,CsSTR蛋白长度在147~552个氨基酸之间,分子量介于15.6~60.8 kD,等电点介于4.65~10.88,除CsSTR3、4、9、10、11和13,其他CsSTR都为亲水性蛋白.物种进化分析结果表明,CsSTR3、4、10、11、12、13、14与蛇根木、萝芙木、长春花和喜树中的STR位于同一进化分支;但进化关系较近的CsSTR基因间,其内含子数目和长度、蛋白保守基序的数量和类型不同.表达分析结果显示,CsSTR基因表达受低温、干旱、盐胁迫以及茉莉酸甲酯调控,大部分CsSTR基因在顶芽、成熟叶和根中具有较高的表达量.启动子分析结果表明,CsSTR基因启动子区含有许多与生长发育和逆境反应相关的元件.ERF、MYB、Zinc Finger、bZIP家族转录因子是与CsSTR基因启动子结合较多的蛋白.

茶树GELP基因家族的鉴定与表达分析

从拟南芥数据库中获得GELP基因家族注册号,运用生物信息学分析的方法,在茶树数据库中得到了GELP基因家族成员86个,这些基因可分为9个亚族.其编码蛋白的氨基酸数为171~753,理论等电点为4.35~9.48,蛋白质分子量为18.59419~84.55054 kDa。基因结构分析表明,有3条基因只有2个外显子,其余基因外显子数3~13。对上游2 kb区域启动子顺式作用元件分析表明,该基因家族成员对逆境胁迫应答MYB响应明显,除CsGELP16、CsGELP24、CsGELP56、CsGELP61、CsGELP77、CsGELP80外,其他基因均对抗寒元件识别位点MYC响应明显。转录组数据分析表明,CsGELP79、CsGELP64、CsGELP86、CsGELP4分别在Cold、PEG、NaCl、MeJA等处理下上调显著,表明基因CsGELP79响应寒冷胁迫,CsGELP64响应干旱胁迫,CsGELP86响应高盐胁迫,CsGELP4响应抵抗病虫害。此外,CsGELP1、CsGELP12、CsGELP14、CsGELP15、CsGELP18、CsGELP32、CsGELP55在各种处理下均表现为下调,说明这些基因在抗逆胁迫中起负调节作用。

基于代谢组学分析两种萎凋方式对白茶萎凋过程代谢物与品质的影响

基于代谢组学技术,比较室内自然萎凋和空气能萎凋两种萎凋工艺对白茶萎凋过程代谢物与品质的影响。结果表明,不同代谢物对2种萎凋工艺的响应存在差异,体现三种变化规律:第一类代谢物受萎凋工艺影响小,如咖啡碱、表没食子儿茶素和2'-羟基二氢大豆素等;第二类代谢物含量变化速率在空气能萎凋时加快,但其最终含量受影响小,如表没食子儿茶素没食子酸酯、聚酯型儿茶素A和木麻黄素等;第三类代谢物则受萎凋时间影响大,如茶没食子素与奎宁酸等。两种萎凋工艺对白茶品质影响存在差异,自然萎凋下黄酮(醇)糖苷类、儿茶素聚合体等含量更高,这些物质多在萎凋中后期含量提升;空气能萎凋下酚酸、茶氨酸含量更高,这些物质在自然萎凋后期含量大幅下降。萎凋时长是两种萎凋工艺导致代谢物含量差异的重要因素。

不同种质茶籽脂质代谢特征分析

叶籽两用茶树种质的研发利用对于茶产业结构调整、茶园综合效益提升具有特殊意义,因此深入研究现有茶树种质与茶籽相关性状特征,可为叶籽两用茶树的遗传育种提供基础信息。从福建、云南和湖南采集了31份同年结实茶籽,对种仁的含油率和脂肪酸组成特征进行测定。结果表明,不同茶树茶籽含油率存在2倍以上的差异;从茶籽油脂中检测到10种脂肪酸组分,包括棕榈酸、棕榈油酸、顺-11-十六碳烯酸、硬脂酸、油酸、顺-11-十八碳烯酸、亚油酸、亚麻酸、二十烷酸和二十烯酸。油酸是茶籽中的主要脂肪酸,占脂肪酸总量的42.1%~59.2%;其次为亚油酸,占脂肪酸总量的18.9%~32.8%;饱和脂肪酸含量占15.9%~20.8%,以棕榈酸为主。进一步分析各种质的脂肪酸组成特征,发现茶籽中的FAD2和FAD3活力在种质间存在较大差异。在此基础上,探讨了如何利用这些发现来选择育种,以进一步改善茶籽的油脂性状。

吡咯伯克霍尔德菌WY6-5的溶磷、抑菌与促玉米生长作用研究

【目的】筛选兼具高效溶磷和抑菌作用的微生物,检测其溶磷效果和抑菌活性,鉴定抑菌代谢产物,并分析筛选微生物对植物生长的作用,为新型多功能抑菌微生物菌肥的研发提供材料。【方法】采集信阳毛尖茶车云山茶厂百年龄茶树根际土壤,稀释后涂布难溶性无机磷或难溶性有机磷培养基表面,培养后检测溶磷活性,测定溶磷圈直径,筛选具有高效溶磷作用的微生物,进行后续溶磷效果分析。高效溶磷菌WY6-5接种于培养液和土壤中,检测不同培养时间下,可溶性磷含量的变化规律,分析菌株WY6-5的溶磷活性;玉米盆栽土壤中接种菌株WY6-5菌液,种植27 d后分析玉米植株长势,检测溶磷菌WY6-5对苗期玉米生长的影响;采用双皿对扣培养法,验证菌株WY6-5产挥发性物质的抑菌作用,检测其对不同病原真菌的广谱抑菌效果,气相色谱串接质谱(GC-MS/MS)分析挥发性代谢物质,鉴定主效抑菌成分。【结果】筛选到3个兼具有降解难溶性无机磷和有机磷作用的微生物菌株,尤以菌株WY6-5溶磷效果最优。培养基培养条件下,对难溶性无机磷的溶解直径达2.3 cm,溶磷圈直径与菌落直径比为4.6;对难溶性有机磷溶解直径3.6 cm,溶磷圈直径与菌落直径比达7.2。表型观察、生理生化鉴定和系统发育树分析表明,菌株WY6-5为乳白色细菌,16S rRNA序列与Burkholderia pyrrocinia CIP 105874和Burkholderia stabilis CIP 106845两个菌株的同源性最高,进化树中聚成独立一支。另外,WY6-5与Burkholderia pyrrocinia具有高度相同的生理生化反应结果。因此,本研究将WY6-5鉴定为吡咯伯克霍尔德菌(Burkholderia pyrrocinia)。WY6-5在液体培养和土壤中均具有较好的溶磷活性,20 d培养时间内,液体培养液中磷含量最高达520.4 mg·L^(-1),为对照组176倍;土壤试验3—20 d期间,WY6-5处理组可溶性磷含量均高于对照组,且在盆栽试验中,能高效促进苗期玉米植株的生长,处理组叶长、叶宽、叶片数、茎粗、株高、鲜重等指标显著优于对照组;同时,菌株WY6-5还可产生挥发性抑菌物质,高效广谱抑制8种重要病原真菌的生长,抑菌率最高达100%,经GC-MS/MS检测发现,挥发性物质含有一种主效抑菌物,相对丰度达97%以上,鉴定为二甲基二硫。【结论】吡咯伯克霍尔德菌(Burkholderia pyrrocinia)WY6-5分离自茶树根际土壤,在培养基、培养液和土壤环境下,均具有高效的溶磷效果,将难溶性的无机磷转化为植物可吸收的可溶性磷,并促进苗期玉米植株的生长;同时该菌还可产生挥发性抑菌物质二甲基二硫,高效抑制8种重要植物病原真菌的生长,抑制率最高达100%。菌株WY6-5兼具有提升土壤磷肥力、促进植物生长和和抑制真菌病害等多种重要作用,具有较好的生物学功能。

吡咯伯克霍尔德菌WY6-5产二甲基二硫对储藏期花生黄曲霉及毒素的抑制作用

【目的】验证吡咯伯克霍尔德菌(Burkholderia pyrrocinia)WY6-5的抑菌作用,评价其对储藏期花生黄曲霉(Aspergillus flavus)及毒素的防治效果,分析抑菌作用机制,鉴定活性物质,并检测其最低抑菌浓度,为储藏期真菌病害及毒素的防控提供新材料。【方法】采用非接触培养皿对扣培养法,检测菌株WY6-5对黄曲霉的抑制效果,添加活性炭,验证挥发性物质的抑菌作用;密闭储藏环境,检测WY6-5产二甲基二硫对花生黄曲霉及毒素的抑制效果;收集处理后的花生籽粒,锇酸固定,并进行扫描电镜观察,检测黄曲霉细胞显微结构变化,通过透射电镜观察,检测黄曲霉细胞内部结构的显微差异;购买活性物质标准品,梯度稀释,与黄曲霉菌丝和孢子对扣培养,分析最低抑菌浓度。【结果】吡咯伯克霍尔德菌WY6-5分离自茶园根际土壤,可产生挥发性物质二甲基二硫,并高效抑制黄曲霉的生长,抑菌率达95%以上;同时,在高水活度(aw)条件下,WY6-5还可抑制储藏期花生黄曲霉和毒素污染;两种水活度下,对照组中发病率高达100%,黄曲霉毒素总含量分别为399.32μg·kg^-1(aw 0.859)和3143.19μg·kg^-1(aw 0.923);WY6-5添加组,花生黄曲霉发病率降为2%(aw 0.859)与21%(aw 0.923),毒素含量降为4.86μg·kg^-1(aw 0.859)和121.37μg·kg^-1(aw 0.923),与对照组相比,对毒素的抑制率达98.78%和96.14%。扫描电镜观察显示,WY6-5产生的挥发性气体能抑制黄曲霉孢子的萌发,透射电镜显示,黄曲霉细胞结构未呈现明显损伤。挥发性物质二甲基二硫抑菌作用明显,对黄曲霉菌丝生长的最低抑菌浓度为100μL·L-1(物质体积/培养体积),对孢子萌发的最低抑菌浓度为50μL·L-1(物质体积/培养体积)。【结论】吡咯伯克霍尔德菌WY6-5可产生高效抑菌挥发物二甲基二硫,在低浓度下即可完全抑制黄曲霉菌丝生长和孢子萌发,并能抑制储藏期花生黄曲霉的侵染和黄曲霉毒素的产生,为储藏期真菌病害及毒素的防控提供了新型生物材料。

不同培养基和生长调节剂对细叶小羽藓生长发育及愈伤组织诱导的影响

对淮河上游南湾湖周边的细叶小羽藓(Haplocladium microphyllum)的孢子生长发育进行观察,发现细叶小羽藓孢子无休眠现象,孢子接种2天左右萌发;扩大培养实验结果表明,细叶小羽藓无菌原丝体在1/2 MS培养基上置于20℃±2℃、12 h光照/12 h黑暗条件培养,产生配子体最多,且配子体长势最好,可以获得大量无菌材料;细叶小羽藓愈伤组织诱导实验显示,形成愈伤组织的最佳培养基为添加1%葡萄糖+1.5 mg/L6-BA+0.25 mg/L 2,4-D的MS培养基.