茶树多酚没食子酰基化相关的SCPL基因筛选及功能鉴定

Polyphenols, the major secondary metabolites in tea plant, are the most important components that determine the quality and health benefits of tea, in which the proportion of gallic acylation modified compounds is the highest. SCPL acyltransferase may be involved in the acyl modification of tea phenols metabolites. This project first aims to screen and clone SCPL genes reponsible for gallic acylation by the method, 'Enzymology analysis - Protein purification - MALDI-TOF-MS/MS analysis of the protein peptide - Blast in transcriptome and genome sequencing data' , or by 'Blast in transcriptome and genome sequencing data -Bioinformatics analysis'; then, to express the genes in the yeast expression system, the heterologous plant tobacco or Arabidopsis, and to confirm the functions of SCPL genes involved in the biosynthesis of polyphenols such as tea galloyquinic acid and tea gallotannin. This project will not only be crucial for the further study of polyphenol biosynthetic pathway in tea plant, but will lay solid foundation for the following research of tea polyphenol metabolic engineering.

多酚物质是茶树中主要的次生代谢产物，是决定茶叶品质和健康功效的最重要成分，而茶树多酚中没食子酰基化修饰的化合物所占比例最大。SCPL酰基转移酶可能参与了茶树酚类物质代谢产物的酰基化过程。本项目拟通过"酶学分析-蛋白质纯化-蛋白质肽链的MALDI-TOF-MS/MS分析-转录组和基因组数据库搜索"；或通过"转录组和基因组数据库搜索-生物信息学分析"的方法，筛选并克隆与没食子酰基化相关的SCPL基因；通过酵母表达、异源植物烟草或拟南芥表达，确定参与茶没食子素和茶没食子单宁等多酚合成相关的SCPL基因功能。本研究将对深入探讨茶树多酚生物合成途径，并为进一步开展茶树多酚代谢工程研究奠定基础。

（1）建立茶树没食子酰基化相关的SCPL 酶活检测体系； （2）利用生物信息学，筛选出10条茶树没食子酰基化相关的候选SCPL基因。（3）通过对茶树和葡萄多酚酰基化酶酶纯化、蛋白质谱分析，候选氨基酸比对，确定茶树中参与多酚酰基化的两个SCPL基因，CsSCPL4、和CsSCPL5。（4）利用原核（DE3）表达、酵母（WT11）表达、人肾上皮细胞系（293细胞）、表达体系烟草（G28）表达、昆虫表达系统（Bac-to-Bac,3-8）开展了没食子酰基化相关的SCPL基因功能验证工作。（5）构建蛋白表达亚细胞定位表达载体PGWB5-CsSCPL4和PGWB5-CsUGT84A22，转化了本氏烟（Nicotiana benthamiana），亚细胞定位初步结果显示茶树多酚酰基化相关的CsSCPL4和上游关键酶CsUGT84A22主要定位在细胞质内。（6）研究了没食子酰基化多酚合成相关UGT基因功能以及酶催化特性。（6）利用qRT-PCR 和转录组测序、代谢组UPLC-3QMS/MS 测试技术，系统研究了多酚合成相关基因在茶树不同器官、叶片不同发育时期、环境因子诱导的表达模式与茶树酚类物质合成与积累的相关性，研究结果发现，茶树酚类物质的合成与积累具有组织器官和发育特异性,诱导表达特异性。基于以上实验数据，我们发表论文6篇，SCI收录4篇，申请相关专利1项。

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