苦茶碱代谢关键转录因子基因的筛选鉴定

摘要

苦茶是我国特异的茶树资源,主要分布于西南地区,富含苦茶碱(1,3,7,9-四甲基尿酸)。苦茶碱具有镇静、催眠和抗抑郁等多种生理活性,其合成关键基因(苦茶碱合成酶基因)已经得到克隆和研究,但是苦茶碱代谢调控机制的研究鲜有报道。为了挖掘与苦茶碱代谢调控相关的转录因子,本研究以高苦茶碱(GKC)、低苦茶碱(LKC)茶树品种以及常规茶树品种(YK10)为研究对象,通过HPLC和RNA-seq分别就样品的嘌呤生物碱含量和基因表达情况进行分析,并通过荧光定量PCR验证了转录组数据的可靠性。结果表明,GKC和LKC的苦茶碱含量分别为21.82 mg·g^(-1)和14.70 mg·g^(-1),而YK10中检测不到苦茶碱,另外,GKC和LKC的咖啡碱含量均低于15.00 mg·g^(-1);通过RNA-seq方法,获得了3 948个GKC vs YK10和LKC vs YK10共同的且表达趋势一致的差异基因,这些差异基因是分属29个家族的96个转录因子,通过分析最终确定30个候选转录因子,尤其是属于NAC和HD-ZIP转录因子家族的CSS0012182、CSS0013789、CSS0041233、novel.16084和CSS0014547等转录因子可能是参与苦茶碱代谢调控的关键基因。