新梢白化茶樹生理生化特征及白化分子機理研究.pdf

1、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白化現象，又因其色素含量水平的不同而具有不同的葉色表現型，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，從而導致內合成分含量的不穩(wěn)定。而且，高度白化的

2、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字化表

3、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，表現為體積膨脹變大，出現囊狀空泡，基粒片層和類囊體膜結構發(fā)育受阻;光合色

4、素葉綠素類和類胡蘿卜素類含量顯著性減少?！⊙┭俊谆~片內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1000 bp以上的有11371條;N50長度847 bp，平均測序長度為560.30 bp，序列組裝效果良好;643

5、9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Por1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Lhcb1-2和Lhcb7的表

6、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生白化現象，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，表現為葉綠體內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?！S金芽’白化葉片內紫黃質、葉黃素和總類胡蘿卜素的高含量是白化葉片呈現黃色的直接原因。
　　5.與普

7、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字化基因表達譜，篩選得到139

8、2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)Ⅱ10 kDa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

9、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和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β-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’白化葉片表現為黃色的根本原