茶树叶片黄化变异相关的CAB基因家族鉴定及关键基因挖掘OA北大核心CSTPCD

捕光叶绿素a/b结合蛋白(Light-harvesting chlorophyll a/b binding protein,CAB)基因家族成员在植物叶片黄化变异中具有重要作用。本研究利用铁观音(Camellia sinensis Tieguanyin)基因组数据对CAB基因家族进行了筛选,并进行了生物信息学和表达模式分析;进一步以不同黄化、绿叶茶树品种(系)为材料,通过基因克隆和qRT-PCR,分析CABs基因的表达特性,结合叶色参数和叶绿素SPAD值的相关性分析筛选出与茶树黄化变异相关的关键CAB基因。结果表明,共鉴定到25个CAB基因家族成员,其氨基酸长度为167~337个,蛋白分子质量为18.5~37.1 kDa,大部分CAB成员属于稳定性蛋白和疏水性蛋白,并且亚细胞定位预测在叶绿体上;根据进化关系25个CAB家族成员分为13个亚家族,Lhcb1亚族的成员数量最多;启动子分析显示,CAB家族成员启动子中包含大量的光响应元件,还有其他与植物生长发育、激素和逆境胁迫响应相关的元件。从茶树中克隆Lhcb1亚家族成员,通过序列比对筛选出CAB1、CAB6和CAB7基因;表达分析显示,CAB1、CAB6和CAB7基因都具有组织表达特异性,在芽、叶和果实中表达量较高,并能响应多种逆境胁迫。qRT-PCR分析发现,CAB1、CAB6和CAB7基因在黄、绿茶树的叶片中具有一致的表达特性:与正常绿叶相比,黄化叶片中的CABs基因表达均显著下调;通过与叶色参数和叶绿素SPAD值的相关性分析,发现CAB1、CAB6和CAB7表达量与叶色参数a、b、L值以及叶绿素SPAD值均呈极显著相关(P<0.01),其中CAB1的基因表达量与叶色相关参数和叶绿素SPAD值的相关性最显著;烟草亚细胞定位结果显示,CAB1在细胞核、细胞膜和叶绿体上均有分布。以上研究初步解析了茶树CAB家族成员的基本特征,挖掘出与茶树叶色变异紧密相关CAB基因,后续可作为候选关键基因进行深入研究,以期为茶树叶色变异的分子调控机制的研究提供理论基础。