‘黄金芽’茶树原卟啉原Ⅸ氧化酶基因的克隆与表达分析

作者：王瀚悦; 田月月; 赵秀秀; 于谦; 李程锦; 王域; 张丽霞^*

来源：分子植物育种, 2021, 19(09): 2870-2880.

DOI：10.13271/j.mpb.019.002870

• 茶树(Camellia sinensis)
• 原卟啉原Ⅸ氧化酶
• 基因克隆
• 表达分析

‘黄金芽’是典型的光照敏感型黄化茶树品种,黄化叶片中的叶绿素含量低,其叶绿素合成的主要受阻位点为粪卟啉Ⅲ→原卟啉原Ⅸ→原卟啉Ⅸ,而催化第二个反应进行的原卟啉原Ⅸ氧化酶(protoporphyrinogen oxidase, Protox/PPOX)的表达及活性高低起着关键的调控作用。为了明确原卟啉原Ⅸ氧化酶对‘黄金芽’的调控机制,我们对其进行了基因克隆与表达分析的相关研究。结果表明:CsPPOX具有高度保守性且CsPPOX功能正常,‘黄金芽’叶片中叶绿素合成在"原卟啉原Ⅸ→原卟啉Ⅸ"位点的受阻并不是由于CsPPOX基因缺陷引起;CsPPOX1和CsPPOX2均在第二叶中的表达量最高,其表达量与叶片发育阶段相关,同时也与叶色的黄化程度呈负相关性,CsPPOX1和CsPPOX2表达量均呈现红光>蓝光>紫外光的变化趋势,两者均响应光质的变化。生物信息学分析显示CsPPOX1定位于叶绿体,而CsPPOX2定位于线粒体上;CsPPOX1表达显著受到白光中500～600 nm黄绿光的抑制,而CsPPOX2表达更易受紫外光抑制,且与黄绿光无显著相关性,CsPPOX1的表达调控对叶绿素合成起着重要作用;‘黄金芽’黄化叶片叶绿素合成受阻位点生化反应的底物(原卟啉原Ⅸ)充足,产物(原卟啉Ⅸ)含量低,可以排除底物浓度过低或产物过量对"原卟啉原Ⅸ→原卟啉Ⅸ"生化过程的抑制作用。CsPPOX1受强光或黄绿光调控的下调表达是‘黄金芽’叶绿素合成受阻的主要原因。

• 单位
  作物生物学国家重点实验室; 山东农业大学