本文關鍵詞：新梢白化茶樹生理生化特征及白化分子機理研究

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【摘要】：新梢白化茶樹是一類珍稀的茶樹種質資源,其在特定條件下萌展的新梢因缺乏葉綠素而呈現(xiàn)白化現(xiàn)象,又因其色素含量水平的不同而具有不同的葉色表現(xiàn)型,包括全白色、乳白色、淺黃色、金黃或黃(白)綠色相間等。迄今發(fā)現(xiàn)的新梢白化茶樹品種有溫度敏感型和光照敏感型兩種。多數(shù)白化新梢都具有氨基酸含量高、茶多酚和咖啡因含量適中的特點,是優(yōu)質綠茶的良好原料。然而,新梢的白化程度取決于生長環(huán)境條件,如氣溫高低或光照強度,從而導致內(nèi)含成分含量的不穩(wěn)定。而且,高度白化的茶樹抗逆性差,以致移栽成活率低,苗期管理困難。其根本原因是人們對茶樹新梢白化的遺傳機理沒有全面了解,缺乏有效的調(diào)控手段。有鑒于此,本研究以低溫敏感型新梢白化茶樹品種‘小雪芽’和光照敏感型新梢白化茶樹品種‘黃金芽’為試驗材料,應用透射電子顯微鏡和HPLC技術研究白化葉片的葉綠體結構和色素含量的變化；利用分光光度計比色和HPLC技術研究白化葉片主要內(nèi)含成分茶多酚、氨基酸、兒茶素類和咖啡因的含量變化；采用高通量測序技術構建茶樹轉錄組和數(shù)字化表達譜研究白化葉片基因表達差異,并結合實時熒光定量PCR技術進一步探究MEP代謝途徑、類胡蘿卜素代謝途徑和葉綠素代謝途徑關鍵酶基因以及編碼光捕獲葉綠素a/b結合蛋白基因的表達模式,探索新梢白化茶樹的生理生化特征和白化分子機理。主要的研究結果如下： 1.與溫度敏感型新梢白化茶樹品種‘小雪芽’正常綠色芽、葉相比,‘小雪芽’白化葉片(芽下第三葉)的葉綠體發(fā)育異常,表現(xiàn)為體積膨脹變大,出現(xiàn)囊狀空泡,基粒片層和類囊體膜結構發(fā)育受阻；光合色素葉綠素類和類胡蘿卜素類含量顯著性減少。‘小雪芽’白化葉片內(nèi)氨基酸含量顯著增加,茶多酚、咖啡因、總兒茶素類、EGCG和ECG含量以及酚氨比值顯著降低,是優(yōu)質綠茶的良好原料。 2.以新梢白化茶樹品種‘小雪芽’和普通茶樹品種‘福鼎大白茶’為試驗材料,構建茶樹轉錄組,共79797條茶樹Unigenes,其中序列長度在1000bp以上的有11371條；N50長度847bp,平均測序長度為560.30bp,序列組裝效果良好；6439條Unigenes具有簡單重復序列SSR,51491條Unigenes有功能注釋。 3.與‘小雪芽’綠色芽、葉相比,其白化葉片的1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因DXS1和DXS2以及原葉綠素酸酯還原酶基因Porl和Por2表達受到顯著抑制,導致‘小雪芽’白化葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量缺乏；推測缺乏葉綠素和類胡蘿卜素等光合色素的‘小雪芽’白化葉片可反饋性抑制光捕獲葉綠素a/b結合蛋白基因Lhcbl-2和Lhcb7的表達,進而阻礙白化葉片葉綠體類囊體和基粒的發(fā)育。 4.光照敏感型新梢白化茶樹品種‘黃金芽’在夏季高溫強光條件下產(chǎn)生白化現(xiàn)象,采取遮蔭處理可以使‘黃金芽’白化葉片復綠�！S金芽’白化葉片與其遮蔭處理和普通茶樹品種‘福鼎大白茶’相比,表現(xiàn)為葉綠體內(nèi)類囊體和基粒形成受阻,葉綠素類含量顯著性減少,紫黃質、葉黃素和總胡蘿卜素含量增加。‘黃金芽’白化葉片內(nèi)紫黃質、葉黃素和總類胡蘿卜素的高含量是白化葉片呈現(xiàn)黃色的直接原因。 5.與普通茶樹品種‘福鼎大白茶’和‘鳩坑’相比,春季光照敏感型新梢白化茶樹品種‘黃金芽’具有咖啡因、總氨酸含量高,茶多酚、兒茶素類、EGCG含量適中,酚氨比值較低。與‘福鼎大白茶’相比,夏季‘黃金芽’白化新梢具有總氨基酸含量高,總茶多酚、總兒茶素、EGCG和ECG含量低以及酚氨比值低；通過遮蔭處理,可以使‘黃金芽’白化新梢的咖啡因含量顯著增加。 6.以自然光照和遮蔭處理的‘黃金芽’一芽二葉為試驗材料構建數(shù)字化基因表達譜,篩選得到1392個差異表達基因,其中1105個基因有功能注釋。‘黃金芽’葉片在強光照條件下早期光誘導蛋白基因ELIP呈現(xiàn)高表達,而1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因家族DXS以及光合系統(tǒng)Ⅱ10kDa蛋白基因psbR的表達則受到明顯抑制,說明‘黃金芽’白化葉片在強光照下受到光脅迫,其色素合成前體物質生物合成不足,且葉綠體光合系統(tǒng)Ⅱ放氧復合物的形成受阻,導致葉綠素生物合成和葉綠體結構發(fā)生異常。 7.實時熒光定量PCR進一步研究表明,新梢白化茶樹‘黃金芽’葉片在強光條件下,1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因DXS1、DXS2口DXS3以及鎂離子螯合酶D亞基基因CHLD的表達受到明顯抑制,而八氫番茄紅素合成酶基因PSY、番茄紅素p-環(huán)化酶基因LCYB、胡蘿卜素ε-單加氧酶基因LUT1、玉米黃質環(huán)氧化酶基因ZEP和紫黃質脫環(huán)氧化酶基因VDE等維持較高的表達水平,導致葉片內(nèi)葉綠素含量缺乏而總類胡蘿卜素、紫黃質、葉黃素維持高含量水平,是‘黃金芽’白化葉片表現(xiàn)為黃色的根本原因；推測這些因素可能反饋抑制光捕獲復合物I葉綠素a/b結合蛋白基因Lhca2-2的表達,進而影響葉綠體內(nèi)膜系統(tǒng)的形成。
【關鍵詞】：茶樹 白化新梢 葉綠體 色素 高通量測序 基因表達
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S571.1
【目錄】：

• 致謝6-8
• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 目錄13-15
• 插圖清單15-16
• 表格清單16-17
• 縮略語表17-18
• 第1章 文獻綜述18-31
• 1.1 新梢白化茶樹的概念和研究進展18-24
• 1.1.1 低溫敏感型新梢白化茶樹18-23
• 1.1.2 光照敏感型新梢白化茶樹23-24
• 1.2 植物白化機理研究24-26
• 1.2.1 細胞核基因25
• 1.2.2 質體基因25-26
• 1.2.3 核質基因互作26
• 1.3 高通量測序的概念及其在茶樹中的應用26-30
• 1.3.1 茶樹轉錄組測序27-28
• 1.3.2 茶樹microRNA測序28-29
• 1.3.3 茶樹葉綠體全基因組測序29-30
• 1.4 本研究的目的、意義和主要內(nèi)容30-31
• 1.4.1 研究的目的和意義30
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容30-31
• 第2章 新梢白化茶樹品種葉片超微結構和色素累積研究31-42
• 2.1 引言31
• 2.2 材料和方法31-34
• 2.2.1 試驗材料31-32
• 2.2.2 試驗方法32-34
• 2.3 結果和分析34-39
• 2.3.1 ‘小雪芽’芽葉表型特征和超微結構34-35
• 2.3.2 ‘小雪芽’葉片色素累積35-36
• 2.3.3 ‘黃金芽’葉片表型特征和超微結構36-38
• 2.3.4 ‘黃金芽’葉片色素累積38-39
• 2.4 討論39-41
• 2.5 小結41-42
• 第3章 新梢白化茶樹品種的主要化學成分研究42-61
• 3.1 引言42-43
• 3.2 材料和方法43-46
• 3.2.1 試驗材料43-44
• 3.2.2 試驗方法44-46
• 3.3 結果和分析46-58
• 3.3.1 不同茶樹品種的主要化學成分含量46-54
• 3.3.2 ‘小雪芽’不同色澤芽葉主要化學成分含量54-56
• 3.3.3 ‘黃金芽’不同光照強度主要化學成分含量56-58
• 3.4 討論58-60
• 3.5 小結60-61
• 第4章 茶樹轉錄組和數(shù)字化基因表達譜的構建和分析61-89
• 4.1 引言61-62
• 4.2 材料和方法62-67
• 4.2.1 試驗材料62
• 4.2.2 試驗方法62-67
• 4.3 結果和分析67-85
• 4.3.1 總RNA提取質量67-69
• 4.3.2 轉錄組結果69-73
• 4.3.3 數(shù)字化基因表達譜結果73-85
• 4.4 討論85-88
• 4.5 小結88-89
• 第5章 新梢白化茶樹品種相關基因表達研究89-116
• 5.1 引言89-90
• 5.2 材料和方法90-94
• 5.2.1 試驗材料90
• 5.2.2 試驗方法90-94
• 5.3 茶樹品種‘小雪芽’結果和分析94-101
• 5.3.1 總RNA提取質量94-95
• 5.3.2 MEP代謝途徑關鍵基因表達95
• 5.3.3 類胡蘿卜素代謝途徑關鍵基因表達95-97
• 5.3.4 葉綠素代謝途徑關鍵基因表達97-98
• 5.3.5 光捕獲葉綠素a/b結合蛋白關鍵基因表達98-101
• 5.4 茶樹品種‘黃金芽’結果和分析101-108
• 5.4.1 總RNA提取質量101-102
• 5.4.2 MEP代謝途徑關鍵基因表達102-103
• 5.4.3 類胡蘿卜素代謝途徑關鍵基因表達103-104
• 5.4.4 葉綠素代謝途徑關鍵基因表達104-105
• 5.4.5 光捕獲葉綠素a/b結合蛋白關鍵基因表達105-108
• 5.5 討論108-115
• 5.6 小結115-116
• 第6章 結論和展望116-119
• 6.1 結論116-118
• 6.2 展望118-119
• 參考文獻119-134
• 作者簡介134-135

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊華;陳琪;韋朝領;史成穎;方從兵;宛曉春;;茶樹轉錄組中SSR位點的信息分析[J];安徽農(nóng)業(yè)大學學報;2011年06期

2 李素芳,陳樹堯,成浩;茶樹階段性返白現(xiàn)象的初步研究[J];中國茶葉;1994年02期

3 王開榮;林偉平;方乾勇;李明;梁月榮;秦嶺;俞茂昌;;白茶新品種“千年雪”選育研究報告[J];中國茶葉;2007年02期

4 王開榮;李明;梁月榮;張龍杰;沈立銘;王盛彬;;茶樹新品種黃金芽選育研究[J];中國茶葉;2008年04期

5 王開榮;梁月榮;張龍杰;李明;;白化茶種質資源的分類及特性[J];中國茶葉;2008年08期

6 張龍杰;王開榮;魯松才;陸曉友;韓震;;低溫敏感型白化茶栽培與加工技術[J];中國茶葉;2008年10期

7 王開榮;李明;王榮芬;沈立銘;;光照敏感型白化茶栽培與加工技術[J];中國茶葉;2008年11期

8 王開榮;張國平;李明;林偉平;方乾勇;杜穎穎;俞茂昌;梁月榮;;新梢白化系列茶樹新品系性狀比較研究[J];茶葉;2006年01期

9 李明;王開榮;林偉平;方乾勇;秦嶺;俞茂昌;杜穎穎;梁月榮;;白茶新品種“四明雪芽”選育研究報告[J];茶葉;2007年01期

10 李明;張龍杰;王開榮;梁月榮;沈立銘;王盛彬;陸建良;;光照敏感型白化茶新品種“黃金芽”白化特性研究[J];茶葉;2008年02期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李勤;安吉白茶新梢生育期間蛋白質組學及茶氨酸體外生物合成的研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學;2011年

2 杜穎穎;新梢白化茶樹品種白化機理研究[D];浙江大學;2009年

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本文編號：625449