茶树硒营养代谢关键酶基因的表达及其调控机理研究

茶树植物体内总硒含量的高低主要取决于土壤的含硒量，其机理不明。本研究拟采用离子色谱技术分析硒含量不同的土壤上茶树体内硒代氨基酸水平，以确定富硒茶树体内硒的主要赋存形态。在此基础上运用实时定量PCR、Western技术研究不同土壤环境条件下茶树不同器官APS和SMT基因在转录、蛋白质翻译水平上差异，从而揭示土壤环境对茶树APS和SMT基因表达的影响；运用离子色谱技术分析原核表达茶树APS和SMT基因的工程菌菌体中硒代半胱氨酸和硒甲基半胱氨酸含量，进一步明确基因表达产物的酶学功能；采取Genome Walking的方法扩增茶树硒营养代谢关键酶APS和SMT基因的5′-端调控区序列，利用茶树基因组DNA扩增基因的DNA序列，进而获得茶树APS和SMT基因的DNA全序列，以期探明茶树硒营养代谢关键酶基因的结构及其表达调控的机理，从茶树硒营养代谢关键酶基因的结构和功能上揭示茶树富硒的分子机制。

植物体内总硒含量的高低主要取决于土壤的含硒量，硒营养代谢关键酶基因的表达对植物硒含量具有重要影响，国内外对此类问题的研究很重视。我们针对茶树植物体内硒营养代谢关键酶基因结构和表达进行了深入研究。首先，我们研究了茶树硒代氨基酸的赋存形态研究和外源硒肥对茶树硒代氨基酸形态及含量影响，明确了富硒土壤上生长的茶树嫩叶和老叶中含有较高的硒甲基半胱氨酸和硒代蛋氨酸；外源施硒后（硒浓度180µgSe/ml以下）茶树总的硒代氨基酸含量提高，硒代甲基半胱氨酸（SeMeCys）是硒代氨基酸存在的主要形式；茶树硒营养代谢关键酶基因在转录水平上的表达受土壤硒含量影响较大，在茶树根中富硒茶样本的APS1 基因的表达水平约为普通茶树样品的1.6 倍；APS2 基因的表达水平约为普通茶树样品的4.8 倍；SMT 基因的表达水平约为普通茶树样品的3.3 倍；获得茶树硒代关键酶基因DNA及启动子序列；在翻译水平上SMT 基因的表达富硒茶树与普通茶树差异不显著，但老叶中表达水平均高于嫩叶；证实了转SMT 基因的工程菌能提高其对硒的耐受性。