茶树类黄酮化合物合成和积累的器官、组织及细胞特异性研究

类黄酮（Flavonids）化合物是植物的主要次生代谢产物，广泛分布于植物界且具有较强的生物活性。茶树儿茶素（黄烷-3-醇）及黄酮醇类物质属于类黄酮化合物。本课题组的前期研究发现,茶树儿茶素的生物合成不仅途径复杂，而且因其合成与积累具有极强的器官、组织和细胞特异性，从而更加增加了其生物合成与调控的复杂性。.本项目拟首先建立茶树儿茶素、黄酮醇类化合物及其相关合成酶的组织化学定位技术；并利用这些组织化学定位技术，对茶树儿茶素及黄酮醇类化合物合成与积累的器官、组织和细胞特异性进行研究。通过上述研究，旨在揭示茶树类黄酮积累、合成及其转移规律，为深入探索茶树儿茶素合成与调控机理，并进一步开展儿茶素合成的基因工程和代谢工程研究奠定良好的理论基础。

本项目研究计划拟首先建立茶树类黄酮化合物及其相关酶或基因的组织化学定位技术；并利用这些技术，对茶树儿茶素及黄酮醇类化合物合成与积累的器官组织和细胞特异性进行研究。期望揭示茶树类黄酮积累、合成及其转移规律，为进一步开展儿茶素合成的代谢工程研究奠定良好的理论基础。  .本项目已经（1）建立了茶树类黄酮积累的组织化学定位相关技术。包括同时检测茶树酚类物质的LC-TOF-MS、UPLC-3Q/MS/MS的分析方法；活体染色-香草醛盐酸试剂显色的茶树儿茶素组织定位方法；叶绿体和线粒体细胞器分离技术。 (2) 研究了茶树类黄酮积累生物合成与积累的器官组织细胞分布的特异性。包括利用活体染色-香草醛盐酸试剂显色方法，研究了儿茶素在茶树组织器官中的积累规律。利用细胞器分离技术，研究类黄酮合成酶的细胞器定位。利用LC-TOF-MS、UPLC-3Q/MS/MS等技术，系统研究了类黄酮物质器官组织和发育特异性积累。利用qRT-PCR技术，分析了63个类黄酮相关基因的器官组织和发育特异性表达。（3）研究了环境因子光、蔗糖对类黄酮物质合成积累的影响。包括研究光形态建成过程中，光对茶籽苗中类黄酮物质的积累、相关基因的表达的影响。研究了大田遮阴对茶树类黄酮物质积累、相关基因表达影响。（4）正在研究茶树类黄酮化合物合成关键基因组织表达特异性。包括利用农杆菌转染和瞬时表达技术，初步研究了茶树儿茶素合成关键酶ANR的定位。.以上研究建立的茶树儿茶素组织细胞化学定位方法，解决了现有酚类组织化学定位技术中染色显色特异性差、灵敏度不高的缺点，改变了茶学学科长期以来有关儿茶素积累部位的模糊概念，即茶树儿茶素并不是储存在液泡中的，而是广泛存在细胞的各个部位，特别是叶绿体是儿茶素积累的部位。研究结果进一步发现，不同器官间酚类物质的合成途径差异很大，是研究茶树酚类生物合成及其调控的良好平台；不同发育时期叶片中的儿茶素变化，受到合成、水解及聚合作用的共同影响。环境诱导主要刺激非酯型儿茶素的合成；该研究结果提示茶树酚类物质合成途径的多样性和复杂性。