茶樹根系硒吸收和代謝的關(guān)鍵基因發(fā)掘與分析.pdf

1、硒是一種重要的生命元素，F(xiàn)AO、IAEA、WHO組織共同將其確立為人體必需的微量元素之一。人體必需通過直接攝入無機(jī)硒藥劑或食用有機(jī)硒食品獲得所需要的硒。與無機(jī)硒相比，有機(jī)硒生物活性好、可利用率高，更利于人體吸收。茶樹的富硒能力較好，茶葉中的硒80％為有機(jī)硒，是較為理想的補(bǔ)硒資源。深入理解茶樹對硒的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝過程，探索茶樹富硒機(jī)理，可為培育富硒茶樹品種提供理論基礎(chǔ)。
　　本文以經(jīng)過硒酸鈉處理、硫酸鈉處理和未處理的茶樹根系樣本為材

2、料進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，通過不同轉(zhuǎn)錄組間比較獲得差異表達(dá)基因，研究茶樹硒響應(yīng)分子機(jī)理；進(jìn)而對茶樹硫相關(guān)代謝途徑及其關(guān)鍵酶基因、無機(jī)鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體以及 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)行發(fā)掘和分析，并對硫轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)行克隆及表達(dá)分析，主要研究內(nèi)容如下：
　　1.通過轉(zhuǎn)錄組測序，共獲得104,990 unigenes，平均長度732 bp，N50長度為1,024 bp。共36,186個(gè)unigenes獲得功能注釋，這些unigenes主要富集在代謝過程。
　

3、　2.經(jīng)過硒處理后，篩選到7,877個(gè)差異表達(dá)的unigenes，其中4,845個(gè)unigenes上調(diào)表達(dá)，3,032個(gè)unigenes下調(diào)表達(dá)；而經(jīng)過硫處理后，有2,313個(gè)unigenes差異表達(dá)，其中1,028個(gè)上調(diào)表達(dá)、1,285個(gè)下調(diào)表達(dá)。隨機(jī)選擇18個(gè)差異表達(dá)的unigenes進(jìn)行qRT-PCR分析，檢測結(jié)果與RNA-Seq一致。通過不同處理的轉(zhuǎn)錄組間比較，獲取了大量硒響應(yīng)相關(guān)基因及代謝通路信息。結(jié)果表明，半胱氨酸和甲硫氨酸

4、代謝、谷胱甘肽代謝、硫代謝等代謝途徑與茶樹硒響應(yīng)密切相關(guān)，其中， ATPS1/3、APR、SAT、GS、CS等部分代謝途徑關(guān)鍵基因均上調(diào)表達(dá)。
　　3.在獲得的差異表達(dá)基因中，鑒別出5個(gè)無機(jī)鹽轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因，包括2個(gè)硫轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因( SULTR1.3和SULTR3.5)，1個(gè)鉬酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(MoT1)和2個(gè)磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(PiT)，除MoT1下調(diào)表達(dá)外在硒處理后上調(diào)表達(dá)，揭示了它們可能與茶樹硒吸收轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)。同時(shí)獲得16個(gè)顯著

5、差異表達(dá)的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，包含4個(gè)ABCB亞家族成員、4個(gè)ABCC亞家族成員、5個(gè)ABCG亞家族成員、2個(gè)ABCA及1個(gè)ABCF亞家族成員，推測ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可能參與茶樹體內(nèi)硒化物的轉(zhuǎn)運(yùn)。
　　4.克隆到茶樹CsSULTR3.5 cDNA序列2017 bp(GenBank登錄號KP984500)，包含完整的開放閱讀框(ORF)1914 bp，編碼637個(gè)氨基酸。生物信息學(xué)分析顯示，CsSULTR3.5編碼的蛋白分子量為70.3