茶树甲基化EGCG生物合成相关OMTs基因的鉴定及表达

作者:罗勇; 温贝贝; 陈燕; 曹桂萍; 雷淑敏; 李群; 王坤波*
来源:应用与环境生物学报, 2022, 28(01): 26-33.
DOI:10.19675/j.cnki.1006-687x.2021.07030

摘要

茶树O-甲基转移酶(OMT)可催化甲基化EGCG的生物合成.为进一步获得甲基化EGCG生物合成的关键OMT基因,以不同甲基化EGCG含量的茶树品种金观音(JGY)、金牡丹(JMD)和福鼎大白(FD)为试验材料,基于茶树基因组和转录组数据,通过生物信息学方法,对筛选获得的OMTs基因进行染色体定位、基因结构特征、编码蛋白特性和系统进化关系分析,同时采用实时荧光定量PCR验证茶树OMTs在不同茶树品种的相对表达水平.结果显示,共鉴定出5个在金观音与福鼎大白以及金牡丹与福鼎大白比较组合中显著上调表达的OMT基因,其编码序列(CDS)全长和编码氨基酸的数目分别在528-1 122 bp和175-373 aa之间,命名为CsOMT1-CsOMT5.系统发育树分析显示,茶树OMT蛋白分别与已知的咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶、咖啡酸O-甲基转移酶、黄腐酚4-O-甲基转移酶和类黄酮3′,5′-甲基转移酶等具有较近的亲缘关系.基因结构分析结果显示,结构相似的OMTs成员多聚在同一个分支,这些结果与系统发育分析的结果一致.转录组结果表明,5个OMTs基因在富含甲基化EGCG的金观音和金牡丹中具有较高转录水平;实时荧光定量PCR表达分析显示,除OMT2之外,其余4个OMTs基因在3个茶树品种的相对表达水平差异显著,总体表现为在福鼎大白中表达量较低,而在金观音和金牡丹中相对表达水平显著上升.上述研究表明鉴定获得的CsOMT1、CsOMT3、CsOMT4和CsOMT5可能参与甲基化EGCG的生物合成,结果可为茶树甲基化EGCG生物合成的调控机制研究奠定理论基础.(图5表3参46)