本文關(guān)鍵詞：新梢白化茶樹生理生化特征及白化分子機(jī)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(zhì)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(diǎn),是優(yōu)質(zhì)綠茶的良好原料。然而,新梢的白化程度取決于生長(zhǎng)環(huán)境條件,如氣溫高低或光照強(qiáng)度,從而導(dǎo)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(duì)茶樹新梢白化的遺傳機(jī)理沒(méi)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(yàn)材料,應(yīng)用透射電子顯微鏡和HPLC技術(shù)研究白化葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)和色素含量的變化；利用分光光度計(jì)比色和HPLC技術(shù)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(cè)序技術(shù)構(gòu)建茶樹轉(zhuǎn)錄組和數(shù)字化表達(dá)譜研究白化葉片基因表達(dá)差異,并結(jié)合實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)進(jìn)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(guān)鍵酶基因以及編碼光捕獲葉綠素a/b結(jié)合蛋白基因的表達(dá)模式,探索新梢白化茶樹的生理生化特征和白化分子機(jī)理。主要的研究結(jié)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(jié)構(gòu)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�！⊙┭俊谆~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(zhì)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(yàn)材料,構(gòu)建茶樹轉(zhuǎn)錄組,共79797條茶樹Unigenes,其中序列長(zhǎng)度在1000bp以上的有11371條；N50長(zhǎng)度847bp,平均測(cè)序長(zhǎng)度為560.30bp,序列組裝效果良好；6439條Unigenes具有簡(jiǎn)單重復(fù)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(dá)受到顯著抑制,導(dǎo)致‘小雪芽’白化葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量缺乏；推測(cè)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(jié)合蛋白基因Lhcbl-2和Lhcb7的表達(dá),進(jìn)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(qiáng)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(fù)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(zhì)、葉黃素和總胡蘿卜素含量增加�！S金芽’白化葉片內(nèi)紫黃質(zhì)、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(guò)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(yàn)材料構(gòu)建數(shù)字化基因表達(dá)譜,篩選得到1392個(gè)差異表達(dá)基因,其中1105個(gè)基因有功能注釋。‘黃金芽’葉片在強(qiáng)光照條件下早期光誘導(dǎo)蛋白基因ELIP呈現(xiàn)高表達(dá),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(dá)則受到明顯抑制,說(shuō)明‘黃金芽’白化葉片在強(qiáng)光照下受到光脅迫,其色素合成前體物質(zhì)生物合成不足,且葉綠體光合系統(tǒng)Ⅱ放氧復(fù)合物的形成受阻,導(dǎo)致葉綠素生物合成和葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)生異常。 7.實(shí)時(shí)熒光定量PCR進(jìn)一步研究表明,新梢白化茶樹‘黃金芽’葉片在強(qiáng)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(dá)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(zhì)環(huán)氧化酶基因ZEP和紫黃質(zhì)脫環(huán)氧化酶基因VDE等維持較高的表達(dá)水平,導(dǎo)致葉片內(nèi)葉綠素含量缺乏而總類胡蘿卜素、紫黃質(zhì)、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(cè)這些因素可能反饋抑制光捕獲復(fù)合物I葉綠素a/b結(jié)合蛋白基因Lhca2-2的表達(dá),進(jìn)而影響葉綠體內(nèi)膜系統(tǒng)的形成。
【關(guān)鍵詞】：茶樹 白化新梢 葉綠體 色素 高通量測(cè)序 基因表達(dá)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(yǔ)表17-18
• 第1章 文獻(xiàn)綜述18-31
• 1.1 新梢白化茶樹的概念和研究進(jìn)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(jī)理研究24-26
• 1.2.1 細(xì)胞核基因25
• 1.2.2 質(zhì)體基因25-26
• 1.2.3 核質(zhì)基因互作26
• 1.3 高通量測(cè)序的概念及其在茶樹中的應(yīng)用26-30
• 1.3.1 茶樹轉(zhuǎn)錄組測(cè)序27-28
• 1.3.2 茶樹microRNA測(cè)序28-29
• 1.3.3 茶樹葉綠體全基因組測(cè)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(jié)構(gòu)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(yàn)材料31-32
• 2.2.2 試驗(yàn)方法32-34
• 2.3 結(jié)果和分析34-39
• 2.3.1 ‘小雪芽’芽葉表型特征和超微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)41-42
• 第3章 新梢白化茶樹品種的主要化學(xué)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(yàn)材料43-44
• 3.2.2 試驗(yàn)方法44-46
• 3.3 結(jié)果和分析46-58
• 3.3.1 不同茶樹品種的主要化學(xué)成分含量46-54
• 3.3.2 ‘小雪芽’不同色澤芽葉主要化學(xué)成分含量54-56
• 3.3.3 ‘黃金芽’不同光照強(qiáng)度主要化學(xué)成分含量56-58
• 3.4 討論58-60
• 3.5 小結(jié)60-61
• 第4章 茶樹轉(zhuǎn)錄組和數(shù)字化基因表達(dá)譜的構(gòu)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(yàn)材料62
• 4.2.2 試驗(yàn)方法62-67
• 4.3 結(jié)果和分析67-85
• 4.3.1 總RNA提取質(zhì)量67-69
• 4.3.2 轉(zhuǎn)錄組結(jié)果69-73
• 4.3.3 數(shù)字化基因表達(dá)譜結(jié)果73-85
• 4.4 討論85-88
• 4.5 小結(jié)88-89
• 第5章 新梢白化茶樹品種相關(guān)基因表達(dá)研究89-116
• 5.1 引言89-90
• 5.2 材料和方法90-94
• 5.2.1 試驗(yàn)材料90
• 5.2.2 試驗(yàn)方法90-94
• 5.3 茶樹品種‘小雪芽’結(jié)果和分析94-101
• 5.3.1 總RNA提取質(zhì)量94-95
• 5.3.2 MEP代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)95
• 5.3.3 類胡蘿卜素代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)95-97
• 5.3.4 葉綠素代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)97-98
• 5.3.5 光捕獲葉綠素a/b結(jié)合蛋白關(guān)鍵基因表達(dá)98-101
• 5.4 茶樹品種‘黃金芽’結(jié)果和分析101-108
• 5.4.1 總RNA提取質(zhì)量101-102
• 5.4.2 MEP代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)102-103
• 5.4.3 類胡蘿卜素代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)103-104
• 5.4.4 葉綠素代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)104-105
• 5.4.5 光捕獲葉綠素a/b結(jié)合蛋白關(guān)鍵基因表達(dá)105-108
• 5.5 討論108-115
• 5.6 小結(jié)115-116
• 第6章 結(jié)論和展望116-119
• 6.1 結(jié)論116-118
• 6.2 展望118-119
• 參考文獻(xiàn)119-134
• 作者簡(jiǎn)介134-135

【參考文獻(xiàn)】

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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(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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本文編號(hào)：625449