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Genome-Wide Characterization of the Cellulose Synthase Gene Superfamily in Tea Plants(Camellia sinensis)

Phyton-International Journal of Experimental Botany 2022年第10期91卷 2163-2189页

作者： Qianqian Li Qi Zhao xinzhuan yao Baohui Zhang Litang Lu College of Tea Science Guizhou UniversityGuiyang550025China Institute of Agro-Bioengineering College of Life SciencesThe Key Laboratory of Plant Resource Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region(Ministry of Education)Guizhou UniversityGuiyang550025China

The cellulose synthase gene superfamily,including Cellulose synthase A(CesA)and cellulose synthase-like(Csl)gene families,is responsible for the synthesis of cellulose and hemicellulose,*** CesA/Csl genes are vital for abiotic stress resistance and shoot tenderness regulation of tea plants(Camellia sinensis).However,the CesA/Csl gene family has not been extensively studied in tea ***,we identified 53 CsCesA/Csl genes in tea *** genes were grouped into five subfamilies(CsCesA,CsCslB,CsCslD,CsCslE,CsCslG)based on the phylogenetic relationships with Arabidopsis and *** analysis of chromosome distribution,gene structure,protein domain and motif revealed that most genes in CsCesA,CsCslD and CsCslE subfamilies were conserved,whereas CsCslB and CsCslG subfamily members are highly *** transcriptome analysis showed that most CsCesA/Csl genes displayed tissue-specific expression *** addition,members of CsCslB4,CsCesA1/3/6,CsCslB3/4,CsCslD3,CsCslE1 and CsCslG2/3 subfamilies were up-regulated under drought and cold stresses,indicating their potential roles in regulating stress tolerance in tea ***,the expression levels of CsCslG2_6 and CsCslD3_5 in different tissues and cultivars,respectively,were positively correlated with the cellulose content that is negatively related with shoot ***,these two genes were speculated to be involved in the regulation of shoot tenderness in tea *** findings may help elucidate the evolutionary relationships and expression patterns of the CsCesA/Csl genes in tea plants,and provide more candidate genes responsible for stress tolerance and tenderness regulation in tea plants for future functional research.

关键词： Tea plant(Camellia sinensis) cellulose synthase superfamily phylogeny stress resistance shoot tenderness regulation

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Genome-level diversification of eight ancient tea populations in the Guizhou and Yunnan regions identifies candidate genes for core agronomic traits

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Horticulture Research 2021年第1期8卷 2559-2568页

作者： Litang Lu Hufang Chen Xiaojing Wang Yichen Zhao xinzhuan yao Biao Xiong Yanli Deng Degang Zhao College of Tea Science Guizhou UniversityGuiyang 550025People’s Republic of China College of Life Sciences and The Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Germplasm Innovation in the Mountainous Region(Ministry of Education) Institute of Agro-BioengineeringGuizhou UniversityGuiyang 550025People’s Republic of China Guizhou Academy of Agricultural Sciences Guiyang 550025People’s Republic of China

The ancient tea plant,as a precious natural resource and source of tea plant genetic diversity,is of great value for studying the evolutionary mechanism,diversification,and domestication of *** overall genetic diversity among ancient tea plants and the genetic changes that occurred during natural selection remain poorly ***,we report the genome resequencing of eight different groups consisting of 120 ancient tea plants:six groups from Guizhou Province and two groups from Yunnan *** on the 8,082,370 identified high-quality SNPs,we constructed phylogenetic relationships,assessed population structure,and performed genome-wide association studies(GWAS).Our phylogenetic analysis showed that the 120 ancient tea plants were mainly clustered into three groups and five single branches,which is consistent with the results of principal component analysis(PCA).Ancient tea plants were further divided into seven subpopulations based on genetic structure ***,it was found that the variation in ancient tea plants was not reduced by pressure from the external natural environment or artificial breeding(nonsynonymous/synonymous=1.05).By integrating GWAS,selection signals,and gene function prediction,four candidate genes were significantly associated with three leaf traits,and two candidate genes were significantly associated with plant *** candidate genes can be used for further functional characterization and genetic improvement of tea plants.

关键词： Guizhou ancient integrating

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The transcription factor CsS40 negatively regulates TCS1 expression and caffeine biosynthesis in connection to leaf senescence in Camellia sinensis

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Horticulture Research 2023年第9期10卷 194-206页

作者： xinzhuan yao Hufang Chen Antao Ai Fen Wang Shanshan Lian Hu Tang Yihe Jiang Yujie Jiao Yumei He Tong Li Litang Lu College of Tea Sciences Institute of Plant Health&MedicineThe Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region(Ministry of Education)Guizhou UniversityGuiyang 550025China School of Biological Science and Agriculture Qiannan Normal University for NationalitiesDuyun 558000China

Caffeine is considered as one of the most important bioactive components in the popular plant beverages tea,cacao,and coffee,but as a wide-spread plant secondary metabolite its biosynthetic regulation at transcription level remains largely ***,we report a novel transcription factor Camellia sinensis Senescnece 40(CsS40)as a caffeine biosynthesis regulator,which was discovered during screening a yeast expression library constructed from tea leaf cDNAs for activation of tea caffeine synthase(TCS1)*** multiple hits of the non-self-activation CsS40 clones that bound to and activated TCS1 promoter in yeast-one-hybrid assays,a split-luciferase complementation assay demonstrated that CsS40 acts as a transcription factor to activate the CsTCS1 gene and EMSA assay also demonstrated that CsS40 bound to the TCS1 gene ***,immunofluorescence data indicated that CsS40-GFP fusion was localized in the nuclei of tobacco epidermal *** expression pattern of CsS40 in‘Fuding Dabai’developing leaves was opposite to that of TCS1;and knockdown and overexpression of CsS40 in tea leaf calli significantly increased and decreased TCS1 expression levels,*** expression levels of CsS40 were also negatively correlated to caffeine accumulation in developing leaves and transgenic calli of‘Fuding Dabai’.Furthermore,overexpression of CsS40 reduced the accumulation of xanthine and hypoxanthine in tobacco plants,meanwhile,increased their susceptibility to ***40 expression in tea leaves was also induced by senescence-promoting hormones and environmental *** together,we showed that a novel senescence-related factor CsS40 negatively regulates TCS1 and represses caffeine accumulation in tea cultivar‘Fuding Dabai’.The study provides new insights into caffeine biosynthesis regulation by a plant-specific senescence regulator in tea plants in connection to leaf senescence and hormone signaling.

关键词： S40 caffeine TCS

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Genome-Wide Identification of ABCC Gene Subfamily Members and Functional Analysis of CsABCC11 in Camellia sinensis

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Phyton-International Journal of Experimental Botany 2024年第8期93卷 2019-2036页

作者： Mingyuan Luo Shiyu Tian xinzhuan yao Yue Wan Zhouzhuoer Chen Zifan Yang Huagen Hao Fei Liu Hu Tang Litang Lu The Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region(Ministry of Education) College of Life ScienceGuizhou UniversityGuiyang550025China College of Tea Science Institute of Plant Health&MedicineGuizhou UniversityGuiyang550025China Wengfu Group Guiyang550025China Huaneng Clean Energy Research Institute Guiyang550000China

The ATP-binding cassette(ABC)transporter is a gene superfamily in ***-binding cassette subfamily C(ABCC)protein is a multidrug resistance-associated(MRP)*** play various roles in plant growth,development,and secondary metabolite ***,there are few studies on ABCC transporters in tea *** this study,genome-wide association study(GWAS)analysis of epigallocatechin gallate(EGCG)content in 108 strains of Kingbird revealed that CsABCCs may be involved in EGCG *** identified 25 CsABCC genes at the genomic level of the tea plant,their phylogenetic tree,gene structure,targeted miRNA and other bioinformatics were *** expression patterns of CsABCCs in eight different tissues and abiotic stress indicate that they have potential roles in regulating the growth,development,and defense of tea *** correlation analysis revealed that the expression of the CsABCC11 gene was closely related to the EGCG content in tea buds of 108 strains of the Kingbird,and the subcellular localization experiments in tobacco showed that CsABCC11 protein was localized on the plasma *** virus-induced gene silencing(VIGS)strategy in tea plants further verified that CsABCC11 was involved in EGCG *** study laid a foundation for studying the biological function of CsABCC and provided a new candidate molecular marker gene for further EGCG-related variety breeding,which will be of great interest to breeders.

关键词： Camellia sinensis ABCC gene subfamily EGCG VIGS guizhou local variety Kingbird

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黑喉石斛DoFT1基因在花发育过程中的表达模式分析及功能验证

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热带作物学报 2021年第4期42卷 951-957页

作者：杜致辉杨澜姚新转陈之林贵州省农业科学院园艺研究所贵州贵阳550006 贵州大学茶学院贵州贵阳550025

FT(FLOWERING LOCUS T)基因是植物开花调控过程中的关键整合基因。为探明黑喉石斛(Dendrobium ochreatum)FT同源基因功能及其在黑喉石斛嫩茎开花过程中扮演的角色,本研究以黑喉石斛为试验材料,基于转录组测序结果,克隆得到黑喉石斛FT同... 详细信息

FT(FLOWERING LOCUS T)基因是植物开花调控过程中的关键整合基因。为探明黑喉石斛(Dendrobium ochreatum)FT同源基因功能及其在黑喉石斛嫩茎开花过程中扮演的角色,本研究以黑喉石斛为试验材料,基于转录组测序结果,克隆得到黑喉石斛FT同源基因,命名为DoFT1。DoFT1基因编码区长度为537 bp,共编码178个氨基酸;生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白属于PEBP家族蛋白,其含有关键保守氨基酸位点Tyr84和11个连续保守氨基酸残基序列,为FT同源基因;进化树分析结果显示,DoFT1氨基酸序列与铁皮石斛和小兰屿蝴蝶兰同源基因亲缘关系较近;Real-time PCR分析结果显示,DoFT1主要在黑喉石斛叶片部位表达,其表达量在花芽开始分化阶段出现上调,并在花芽成熟期达到峰值后呈下降趋势;将DoFT1导入烟草中超量表达,可以显著促进烟草提前开花。

关键词：黑喉石斛 DoFT1基因嫩茎开花成花诱导

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橡胶草TkCPT1基因的生物信息学分析及功能验证

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基因组学与应用生物学 2021年第5期40卷 2262-2269页

作者：姚新转王璐赵德刚吕立堂贵州大学茶学院贵阳550025 贵州大学生命科学学院农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室贵阳550025 贵州省农业科学院贵阳550006

TkCPT1基因是橡胶草(Taraxacum kok-saghyz)合成顺式橡胶过程中的一个重要基因。本实验运用生物信息学手段对橡胶草中顺式异戊烯基转移酶(cis isoprene transferase,CPT)进行一系列特征分析,并利用农杆菌介导的遗传转化法,通过超量表达T... 详细信息

TkCPT1基因是橡胶草(Taraxacum kok-saghyz)合成顺式橡胶过程中的一个重要基因。本实验运用生物信息学手段对橡胶草中顺式异戊烯基转移酶(cis isoprene transferase,CPT)进行一系列特征分析,并利用农杆菌介导的遗传转化法,通过超量表达TkCPT1基因遗传转化烟草,获得转基因烟草植株后对其进行比较分析。结果显示,橡胶草的CPT基因与烟草(Nicotiana tabacum)的一部分CPT基因在进化关系上更近,且鉴定的这4个物种(橡胶草,橡胶树(Hevea brasiliensis),拟南芥(Arabidopsis thaliana),烟草)CPT蛋白的基序共鉴定15个保守基序,其中基序1~基序6几乎由所有CPT蛋白共享,在进化关系上TkCPT和NtCPT1、NtCPT10、NtCPT11和NtCPT13更近。对TkCPT1编码蛋白的氨基酸序列进行理化特性分析,结果显示该蛋白二级结构和三级结构与预测的基本一致;对转基因植株与野生型植株进行观察发现,转基因植株开花提前7 d,RT-PCR分析开花基因表达上调,但是二者株高和茎粗没有区别。TkCPT1基因可能影响开花基因的表达,导致转基因植株提前开花,这为进一步探索TkCPT1基因功能奠定基石。

关键词： TkCPT1基因克隆生物信息学 RT-PCR

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CsZFP2基因的克隆及其在烟草中的抗旱功能分析

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福建农业学报 2022年第4期37卷 453-459页

作者：李婉雪姚新转张宝会刘洋贵州大学茶学院贵州贵阳550025 贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院/山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室/山地生态与农业生物工程协同创新中心贵州贵阳550025 贵州大学烟草学院贵州贵阳550025

【目的】对茶树ZFP2基因应答干旱胁迫表达进行分析,为进一步深入研究茶树ZFP2基因在植物生长发育与抵御干旱胁迫中的作用机制提供科学数据。【方法】本实验室在前期工作中已通过酵母单杂筛选出一个与F3’5’H基因启动子区域互作的锌指蛋... 详细信息

【目的】对茶树ZFP2基因应答干旱胁迫表达进行分析,为进一步深入研究茶树ZFP2基因在植物生长发育与抵御干旱胁迫中的作用机制提供科学数据。【方法】本实验室在前期工作中已通过酵母单杂筛选出一个与F3’5’H基因启动子区域互作的锌指蛋白,利用生物信息学的方法对茶树ZPF2的蛋白结构进行预测和分析,通过农杆菌介导法将CsZFP2基因转入烟草,在模拟干旱胁迫条件下进行功能验证。【结果】茶树(Camellia sinensis,XM_028257969.1)锌指蛋白的蛋白结构域与烟草(Nicotiana tabacum,XP_016463943.1)的锌指蛋白相似性为68.57%。茶树锌指蛋白基因内含子数为13个,蛋白长度为1233 a,蛋白分子量为141204.45,等电点为5.9,等电点Pi<7表明茶树锌指蛋白富含酸性氨基酸;CsZPF2编码蛋白质主要二级结构为α螺旋且该蛋白是由α-螺旋和β-转角组成无规则卷曲的三维空间结构;CsZPF2编码蛋白质亚细胞定位在细胞核且氨基酸序列小于零部分多于50%,为亲水性蛋白;在自然干旱胁迫28 d后野生型烟草与转基因烟草底部老叶均明显发黄,但野生型烟草底部老叶基本完全失绿,呈枯萎状态,而转基因烟草底部叶片呈轻度萎蔫状态,大部分仍然呈现绿色。【结论】CsZFP2基因能够响应干旱胁迫,并在干旱胁迫应答中起到作用,过表达CsZFP2的转基因植株比野生型植株更具抗旱能力。

关键词：烟草干旱胁迫锌指蛋白抗旱

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超表达CsCslE1_4基因对烟草细胞壁成分的影响

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种子 2023年第8期42卷 11-15,20页

作者：姚新转李倩倩吕立堂贵州大学茶学院贵阳550025 贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院/山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室贵阳550025

类纤维素合酶E(CslE)基因与纤维素合成相关,决定着细胞形状以及大小,并在植物生长发育阶段起着机械支撑和抵抗病原物侵染的作用。为研究CsCslE1_4基因对植物细胞壁的重要组成成分的影响,应用转基因烟草研究CsCslE1_4基因的基本功能,通... 详细信息

类纤维素合酶E(CslE)基因与纤维素合成相关,决定着细胞形状以及大小,并在植物生长发育阶段起着机械支撑和抵抗病原物侵染的作用。为研究CsCslE1_4基因对植物细胞壁的重要组成成分的影响,应用转基因烟草研究CsCslE1_4基因的基本功能,通过农杆菌介导法遗传转化烟草,经鉴定得到18株阳性植株,结合定量表达以及细胞壁组成成分测定。结果表明,与野生型相比,转基因株系茎的纤维素含量是野生型的1.43~5.48倍,叶中纤维素含量除株系CslE2外,其余株系纤维素含量是野生型的1.08~2.49倍,大部分转基因株系半纤维素含量是野生型半纤维素含量的1.18~2.22倍,但果胶含量变化趋势与纤维素和半纤维素含量变化趋势相反,木质素含量没有明显的变化。CsCslE1_4基因可以促进纤维素合成,这为后续解析基因功能以及抗逆性提供依据。

关键词：烟草纤维素合酶细胞壁遗传转化纤维素

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超量表达AtBAS1基因影响烟草叶片腺毛发育

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分子植物育种 2017年第7期15卷 2532-2537页

作者：陈明俊姚新转吕立堂赵德刚贵州大学生命科学学院农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室贵阳550025 贵州大学茶学院贵阳550025 贵州省农业科学院贵阳550006

烟叶腺毛是烟草(Nicotiana tabacum)香气物质合成的主要场所,对烟叶的香气品质有重要影响。为探索拟南芥(Arabidopsis thaliana)光敏色素B激活标签的抑制蛋白1(phyB activation-tagged suppressor1,BAS1)基因对烟草叶片腺毛发育的影响,... 详细信息

烟叶腺毛是烟草(Nicotiana tabacum)香气物质合成的主要场所,对烟叶的香气品质有重要影响。为探索拟南芥(Arabidopsis thaliana)光敏色素B激活标签的抑制蛋白1(phyB activation-tagged suppressor1,BAS1)基因对烟草叶片腺毛发育的影响,构建pSH-35S-BAS1超量表达载体遗传转化烟草,对烟草叶片腺毛发育进行研究。结果表明转基因烟草腺毛数量比野生型烟草腺毛提高了32.5%,推测BAS1基因的表达可能引起了腺毛发育相关基因表达的改变。根据研究报道烟草萜类化合物环化酶基因(nicotiana tabacum cultivar T.I.1068 cyclase gene,NtCTTC)、细胞色素P450加氧酶基因(nicotiana tabacum cytochrome P450 gene,CYP71D16)和烟草表面抗性蛋白基因(nicotiana tabacum phylloplanin,NtPhP)均在腺毛上特异性表达。通过q-PCR分析烟草腺毛发育的相关基因在转基因烟草和野生型烟草中的表达情况,得到结果,NtCTTC、CYP71D16和NtPhP基因在转基因植株中的相对表达量分别是野生型植株中的34.16、1.26和8.95倍。综上可知,BAS1基因在烟草中超量表达引起了腺毛发育相关基因表达的上调,从而增加了烟草腺毛的数量。本研究为外源基因对烟草腺毛密度以及调控烟草腺毛发育研究提供了借鉴。

关键词： BAS1基因转基因烟草腺毛发育相关基因

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茶树14-3-3基因家族的鉴定和表达模式分析

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分子植物育种 2024年第20期22卷 6613-6623页

作者：安海丽张宝会姚新转吕立堂贵州大学生命科学学院山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室山地生态与农业生物工程协同创新中心贵阳550025 贵州大学茶学院贵阳550025

植物14-3-3蛋白,也称为通用调节因子(GRFs),由一个大型多基因家族编码,在调节植物生长发育和逆境反应中起着关键作用。本研究通过对茶树基因组数据进行分析,成功的从中鉴定到了茶树14-3-3基因,并对该基因家族成员的蛋白理化性质、亚细... 详细信息

植物14-3-3蛋白,也称为通用调节因子(GRFs),由一个大型多基因家族编码,在调节植物生长发育和逆境反应中起着关键作用。本研究通过对茶树基因组数据进行分析,成功的从中鉴定到了茶树14-3-3基因,并对该基因家族成员的蛋白理化性质、亚细胞定位、进化关系、保守结构域、染色体定位等进行生物信息学分析,同时分析了茶树14-3-3成员在PEG诱导的干旱胁迫和盐胁迫处理中的转录组数据。结果表明:茶树14-3-3基因有23个家族成员,相对分子质量在26460.00~32852.02之间,等电点在4.67~5.91之间,亚细胞定位显示在细胞膜和细胞质中;根据系统进化树将茶树14-3-3基因家族分为ε类和非ε类;保守结构域和motif分析发现相同亚家族的基因结构,保守结构域都属于14-3-3基因家族;基因表达分析显示,14-3-3基因在花和果实组织中具有较高的表达水平;不同的14-3-3基因在PEG诱导的干旱胁迫下存在差异表达,茶树14-3-3基因广泛参与茶树生长发育和响应非生物胁迫并在其中发挥重要作用,本研究为进一步揭示14-3-3在茶树生长发育以及抗逆响应中提供参考依据。

关键词：茶树 14-3-3基因家族基因组鉴定基因表达分析

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