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南方农业学报
广西壮族自治区农业科学院
南方农业学报

广西壮族自治区农业科学院

李杨瑞

月刊

2095-1191

nfnyxb@163.com

0771-3243905、3244920

530007

广西南宁市大学东路174号

南方农业学报/Journal Journal of Southern AgricultureCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是由广西农业科学院主办的综合性农业科技期刊，主要报道农业科研新成果、新技术、新方法，农业生产新经验、新产业等。
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    茶树ZF-HD转录因子基因家族的鉴定及表达分析

    庞丹丹刘玉飞田易萍孙云南...
    632-640页
    查看更多>>摘要：[目的]搜索鉴定茶树ZF-HD(Zinc finger homeodomain)转录因子基因家族成员,并对其进行生物信息学分析及在不同组织及非生物胁迫和激素处理下的表达模式,为茶树ZF-HD基因家族的功能研究及茶树遗传性状改良提供理论依据.[方法]通过隐马尔可夫模型预测和序列比对从茶树基因组中筛选鉴定出茶树ZF-HD基因家族成员,利用在线生物信息学分析软件对其基因结构、启动子元件,以及编码蛋白的理化性质、氨基酸序列、结构特征、进化关系等进行预测分析,并基于转录组测序(RNA-Seq)数据分析其在不同组织及在干旱胁迫、盐胁迫和茉莉酸甲酯(Me-JA)处理下的表达模式.[结果]从茶树基因组中鉴定出17个ZF-HD基因家族成员(CsZHD1～CsZHD17),其编码区(CDS)序列长度为369～2187 bp,编码122～728个氨基酸残基,蛋白分子量13.51～80.42 kD,理论等电点为6.09～9.19,均属于亲水性不稳定蛋白,蛋白二级结构均由β-转角、延伸链、α-螺旋和无规则卷曲构成.除CsZHD2、CsZHD5和Cs-ZHD7蛋白定位于细胞质,CsZHD9蛋白定位于细胞外,其他13个蛋白均定位于细胞核.仅CsZHD2、CsZHD7、Cs-ZHD9、CsZHD10和CsZHD12基因含外显子和内含子,其他12个CsZHDs基因均无内含子.除CsZHD7蛋白具有2个ZF-HD_dimer结构域外,其他16个蛋白均具有1个ZF-HD_dimer结构域.CsZHD1～CsZHD17蛋白具有2～5个保守基序(motif),其中motif 1和motif 3为共有的保守基序.茶树ZF-HD家族蛋白可分为5个亚族(ZHDⅠ、ZHDⅡ、ZHDⅢ、ZHDⅣ和MIF),较拟南芥少了ZHDⅤ亚族.除CsZHD2、CsZHD12和CsZHD17基因在8个组织中不表达或表达量极低外,其他14个CsZHDs基因在8个组织中呈差异性表达;除CsZHD2、CsZHD12和CsZHD17基因外,其他15个CsZHDs基因在顶芽或花中表达量较高.在干旱胁迫和盐胁迫处理下,除CsZHD1、CsZHD2、CsZHD5、CsZHD12、CsZHD14和CsZHD17基因的表达量始终处于较低水平外,其他CsZHDs基因均呈不同的变化趋势;在MeJA处理下,除CsZHD2、CsZHD5和CsZHD12基因表达量极低外,多数CsZHDs基因呈下调表达的趋势.[结论]从茶树基因组中鉴定出17个ZH-HD基因家族成员,其编码蛋白具有保守的锌指结构域和同源异型盒结构域;茶树与拟南芥ZH-HD基因家族相比缺少ZHDⅤ亚族;CsZHDs基因的表达具有组织特异性,且大多数成员的表达受非生物胁迫和MeJA的影响.

    茶树ZF-HD基因家族鉴定生物信息学表达分析非生物胁迫茉莉酸甲酯(MeJA)

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    茶树CsCYP79A1基因克隆及表达分析

    何荟如林杰吴叶蝶潘泓静...
    641-650页
    查看更多>>摘要：[目的]克隆茶树细胞色素P450(CYP)酶系的CYP79酶基因CsCYP79A1,并进行表达分析,为探究Cs-CYP79A1基因参与茶树防御的响应机制及在乌龙茶制作过程中的调控功能提供理论依据.[方法]克隆CsCYP79A1基因,通过生物信息学软件对其进行分析,用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其在不同茶树品种、不同嫩度叶片以及不同摇青次数叶片中的表达特性,并采用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)测定不同处理叶片中的苯乙腈释放量,以分析其与CsCYP79A1基因表达量的相关性.[结果]克隆获得的茶树CsCYP79A1基因编码区(CDS)序列长度为1617 bp,编码538个氨基酸残基,相对分子量为61.07 kD,理论等电点(pI)7.64,为不稳定的脂溶性亲水蛋白.CsCYP79A1蛋白与中华猕猴桃TXG46886.1的氨基酸序列相似性最高,达87％.CsCYP79A1蛋白存在2个跨膜结构,无信号肽,共有40个磷酸化位点,二级结构中α-螺旋、β转角、延伸链和无规则卷曲分别占氨基酸序列的49.07％、4.28％、11.71％和34.94％,三级结构与铁锈醇合酶的晶体结构(5ylw.1.A)相似度为26.61％.在4次摇青处理后,金萱和黄观音第3叶片中的CsCYP79A1基因表达量高于浙农113、白叶1号和福鼎大白茶,说明CsCYP79A1基因在适制乌龙茶的茶树品种中的表达量较高;CsCYP79A1基因在第3叶中的表达量显著高于第1叶和顶芽(P<0.05),且随着摇青次数的增加呈先升高后降低的变化趋势.4次摇青处理后,第3叶会释放大量苯乙腈,而第1叶和顶芽释放少量或不释放苯乙腈.苯乙腈的释放量随摇青处理次数的增加呈逐渐升高趋势.[结论]CsCYP79A1基因表达量与茶树品种、叶片嫩度和摇青次数密切相关,且其表达量和苯乙腈释放量均为第3叶最高,故推测CsCYP79A1基因是苯乙腈合成途径中的关键调控基因.

    茶树CsCYP79A1基因克隆苯乙腈生物信息学表达分析

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    茶树CsMAPKK3基因克隆及表达分析

    陆鲸冰杨润梅张飞扬曹红利...
    651-659页
    查看更多>>摘要：[目的]克隆茶树CsMAPKK3基因,并进行表达分析,为探究CsMAPKK3基因的生物学功能及其抗逆分子机制提供理论支持.[方法]以铁观音为材料,采用RT-PCR克隆其CsMAPKK3基因的全长cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其在不同组织及逆境胁迫下的表达情况.[结果]克隆获得的Cs-MAPKK3基因(GenBank登录号:AUD40506.1)cDNA序列全长1941 bp,包含完整开放阅读框(ORF),长度为1557 bp,编码518个氨基酸残基,蛋白相对分子量为57.52 kD,理论等电点(pI)为5.39,为无跨膜螺旋结构和信号肽的不稳定蛋白,含有多个磷酸化位点,定位于细胞质和细胞核中,属于PKc类型的MAPKK,且具有SPS1、S_TKc等催化结构域,以及D(I/L/V)K激活域和S/T-X3-5-S/T保守域,与中华猕猴桃PSS35243.1亲缘关系最近,且与拟南芥B亚家族聚为一类.CsMAPKK3基因起始密码子上游1714 bp的启动子区序列含有光响应、逆境响应、植物激素和厌氧诱导等相关的顺式作用元件.CsMAPKK3基因在根、茎、叶、花和果中均有表达,其中在茎和果的表达量较高,显著高于在花中的表达量(P<0.05),但与根和叶中的表达量均无显著差异(P>0.05).低温胁迫抑制CsMAPKK3基因表达,而脱落酸(ABA)、高盐和干旱胁迫均能诱导CsMAPKK3基因上调表达.[结论]CsMAPKK3基因表达具有组织表达特异性,且参与茶树ABA、高盐、低温和干旱胁迫响应等逆境胁迫的分子调控.

    茶树CsMAPKK3基因基因克隆生物信息学分析表达分析逆境胁迫

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    基于GBS测序的全基因组SNP揭示贵州地方茶组植物资源的亲缘关系

    郭灿皮发娟吴昌敏高秀兵...
    660-670页
    查看更多>>摘要：[目的]分析贵州地方茶组植物资源的亲缘关系,为明确贵州地方茶组植物资源的遗传关系及其保护、利用提供科学依据.[方法]以从贵州省内不同区域收集的41份茶组植物资源及贵州省茶叶研究所茶树种质资源圃保存的18份省内外育成茶树品种为材料,利用基于GBS(Genotyping by sequencing)的简化基因组测序技术对其基因组SNP位点进行检测,基于获得的高质量SNP位点对这些材料进行遗传特征分析.[结果]从59份茶组植物材料获得45.84 Gb高质量序列(Clean reads)数据,平均每个材料为795.6 Mb,约占改良版茶树基因组大小(2.93 Gb)的26.5％,平均比对率为72.62％,经过滤后得到248772个高质量SNP位点,其中83.98％的高质量SNP位点分布在基因间区,16.02％分布于基因区;有22614个SNP位点分布在内含子,15038个SNP位点分布在外显子区,2203个SNP位点分布在非翻译区(UTR).59份茶组植物材料的观察杂合度(Ho)为0.016～0.081,期望杂合度(He)为0.006～0.064,F为-0.331～0.737.主成分分析结果、系统发育进化树构建情况及遗传结构分析结果均显示59份茶组植物材料可分为3个类群,其中全部茶种(Camellia sinensis)材料归在一个类群、疏齿茶(C.remotiserrata)和大厂茶(C.tachangensis)归在一个类群、9份突肋茶(C.costata)单独归在一个类群,但疏齿茶与大厂茶及两个区域的大厂茶均处于独立的亚类群,此外茶种中的阿萨姆变种(C.sinensis var.assamica,CSA)和中国变种(C.sinensis var.sinensis,CSS)也处于不同的进化分支;突肋茶与疏齿茶和大厂茶的亲缘关系较其与茶种的亲缘关系更近.茶种、疏齿茶、大厂茶和突肋茶4类茶组植物存在互相融合的遗传背景.根据地理来源和种质类型可将59份茶组植物材料分为11个种群,不同种群间具有较低的基因流,但种群内部具有较高的基因流.[结论]不同茶组植物在基因组水平上存在明显差异,经典形态学分类上合二为一的大厂茶和疏齿茶在遗传结构上也存在差异,即分为2个变种更合适;茶组植物种内亲缘关系与其地理来源直接相关,在育种实践中应尽量避免相同地理来源材料间的杂交应用.

    茶组茶树SNP基因组系统进化遗传结构基因流

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    贵州茶园茶棍蓟马和小贯小绿叶蝉种群动态及主栽茶树品种寄主抗性

    杨春孟泽洪李帅郭燕...
    671-681页
    查看更多>>摘要：[目的]明确贵州茶园主要害虫茶棍蓟马(Dendrothrips minowai Priesner)和小贯小绿叶蝉(Empoasca onukii Matsuda)的发生动态及在不同茶树品种上的为害情况,探讨不同品种茶树对茶棍蓟马和小贯小绿叶蝉的抗性,为抗性茶树品种的选育和推广提供科学依据.[方法]采用翻叶法调查12个贵州茶树主栽品种上茶棍蓟马和小贯小绿叶蝉的发生动态,采用虫量比值法对12个茶树品种进行抗性鉴定;结合相关分析,基于春秋两季1芽2叶期、芽叶色泽、茸毛密度、茸毛长度、1芽3叶长、1芽3叶百芽重、叶长、叶宽等农艺性状调查数据,明确茶树主要农艺性状与品种抗性间的关系.[结果]贵州茶园中茶棍蓟马年发生动态呈大小峰趋势,大峰出现在5月中旬—6月上旬,小峰出现在9月中旬—10月上旬;小贯小绿叶蝉年发生动态为双峰型,第1峰出现在7月中下旬,第2峰出现在10月上旬—11月中旬.12个茶树品种中,苔选0310和黔辐4号为茶棍蓟马高抗品种;乌牛早、金观音和中茶108为茶棍蓟马高感品种;黔湄601为小贯小绿叶蝉高抗品种,福鼎大白茶为小贯小绿叶蝉高感品种.相关分析结果表明,1芽2叶期与茶棍蓟马虫量比值呈极显著负相关(P<0.01,下同),与小贯小绿叶蝉虫量比值呈显著负相关(P<0.05,下同);1芽3叶长和茸毛密度与茶棍蓟马虫量比值呈显著负相关,茸毛长度与茶棍蓟马虫量比值呈极显著负相关,芽叶色泽与茶棍蓟马虫量比值呈正相关.[结论]苔选0310、黔辐4号和黔湄601对茶棍蓟马及小贯小绿叶蝉均具有在一定的抗性,具有较好的应用价值和推广潜力.

    茶棍蓟马小贯小绿叶蝉茶树品种寄主抗性贵州省

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    贵州省珍稀四球茶茶树和土壤的碳氮磷生态化学计量特征

    何季卢青吴传美杨谨铭...
    682-692页
    查看更多>>摘要：[目的]研究贵州省普安县特有珍稀四球茶茶树和土壤生态化学计量特征的差异及其内在关联性,为四球茶的合理栽培及可持续开发利用提供科学依据.[方法]以四球茶为研究对象,选择植茶年限分别为5、15、25和40年的健康茶树种群,测定茶树和土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,分析不同植茶年限下茶树和土壤生态化学计量特征之间的内在关系及元素限制情况.[结果]随着植茶年限的增加,0～20 cm层土壤和叶片C含量呈先上升后下降的变化趋势,25年时达最大值,土壤C含量较5和15年分别显著高27.33％和23.33％(P<0.05,下同),老叶C含量较5、15和40年分别显著高13.75％、13.07％和10.78％,新叶C含量较5、15和40年分别显著高21.12％、8.79％和25.63％;N含量呈先下降后上升的变化趋势,P含量则逐渐增加.随着植茶年限的增加,土壤、新叶和老叶的C:N均呈先上升后下降的变化趋势(25年时最大),C:P和N:P逐渐降低,其中,15、25和40年土壤的N:P显著低于5年,分别低27.95％、29.01％和33.25％;植茶40年时,其养分吸收利用效率和生长速率明显降低.茶园土壤的P素回归水平较高,N素回归水平较低,随着植茶年限的增加,老叶生长一直受N素限制,新叶生长逐渐由P素限制转变为N素限制.茶树叶片的P、C:P、N:P与表层土壤的C、P含量有显著的相关性,老叶与新叶的N含量间、P含量间呈极显著正相关(P<0.01,下同),叶片的C:P、N:P与叶片P含量呈显著或极显著负相关.[结论]适当的植茶年限(≤25年)有利于有机质的积累和土壤生态环境的改善,植茶年限过长(≥40年),土壤养分水平降低,养分循环过程受限,应采取增施N肥、补充有机质等措施以改善茶园土壤环境,利于其可持续开发利用.

    C、N、P生态化学计量四球茶养分循环元素限制土壤—植物

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    66份云南茶树种质生化成分的分析及特异种质筛选

    刘玉飞庞丹丹蒋会兵田易萍...
    693-699页
    查看更多>>摘要：[目的]鉴定云南茶树种质资源,分析其儿茶素和嘌呤生物碱的多样性,筛选出高儿茶素指数(Catechin in-dex,CI)、高苦茶碱等特异茶树种质资源,为茶树品种选育和特异产品开发提供科学依据.[方法]通过高效液相色谱(HPLC)检测云南66份代表性茶树种质的儿茶素[没食子儿茶素(GC)、表没食子儿茶素(EGC)、儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)]和嘌呤生物碱(咖啡碱、可可碱和苦茶碱)等主要品质和功能性成分;利用统计软件分析其遗传多样性(香农多样性指数,H'),并对其进行主成分分析和聚类分析;最后筛选出高CI、高苦茶碱的种质.[结果]66份云南茶树种质的GC、EGC、C、EC、EGCG、GCG、ECG、咖啡碱和可可碱等成分存在丰富的遗传多样性和变异性,其中,H'除EC、ECG外均大于1.80,EGCG的H'最高(2.06);C(66.07％)具有最大的变异系数,可可碱的变异系数(15.68％)最小.通过主成分分析,发现前5个主成分的累计方差贡献率达83.37％,包含所有性状的大部分信息.基于14个生化成分,可以将66份茶树种质分为4个类群,不同类群在CI、可可碱、咖啡碱、儿茶素总量等主要指标有明显差异.综合分析结果,筛选到13份CI>0.60的茶树种质,其中有4份大于0.90(2份大于1.00);另外,还鉴定到4份(其中有3份还具有低咖啡碱性状)高苦茶碱茶树种质.[结论]云南省茶树资源的儿茶素和嘌呤生物碱多样性丰富,变异系数大,具有丰富的遗传多样性;筛选到高CI、高苦茶碱、低咖啡碱等特异种质17份.

    茶树种质资源生化成分儿茶素CI值苦茶碱云南

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    茶树种质资源花器官微形态特征观察

    樊晓静于文涛蔡春平王泽涵...
    700-710页
    查看更多>>摘要：[目的]对不同茶树种质资源花器官的微形态特征进行观察与分析,为种质资源鉴定评价提供参考依据.[方法]利用真空冷冻干燥和冷场发射扫描电镜技术,对11份茶树花器官的花柄、花托、萼片、花瓣、子房、花柱、柱头和花丝的表皮纹饰、气孔和茸毛纹饰等微形态特征进行系统观察,并进行变异系数和主坐标分析.[结果]茶树花柄和花托的表皮纹饰较相似,为细长条纹形,且在部分种质的花柄和花托上发现茸毛和气孔;萼片的内表皮光滑,可分为表皮细胞凹凸不平、凹陷和饱满3种类型,在其表面具平滑型茸毛;萼片外表皮光滑具条纹纹饰,在其表面分布着无规则气孔器且不同茶树种质气孔器特征不同;花瓣表皮细胞形状主要为不规则形、五边形、六边形和近圆形,其表皮分布着波状、条纹状、辐射状等纹饰;花丝表皮细胞为不规则多边形,排列紧密,具波状、丝状、条状的表皮纹饰,气孔主要分布在花丝的中下部;花柱表皮细胞排列整齐,其细胞形状可分为梭形、长条纹形和多边形3种类型;子房壁表皮细胞凹凸程度不同,满被平滑型茸毛.对参试茶树种质花器官的全部气孔数量性状进行测量统计,花柄气孔器大小为142.99～431.66μm2,气孔开度为0.19～0.92;花托气孔器大小为201.48～642.17μm2,气孔开度为0.26～0.62;萼片气孔器大小为219.74～563.32μm2,气孔开度为0.37～0.52;花瓣气孔器大小为401.80～1322.07μm2,气孔开度为0.38～0.66;花丝气孔器大小为257.90～706.74,气孔开度为0.32～0.73.对茶树花器官气孔数量性状变异分析,其变异系数平均值为18.5％;以40个微形态性状指标和16个微形态质量性状指标对11份种质进行主坐标分析,结果发现仅用质量性状时可有效区分种质.变异分析和主坐标分析表明茶树花器官的气孔相关数量性状种质内变异较大,而表面纹饰等质量性状具有较强的遗传稳定性.[结论]在茶树分类鉴定中,可适当考虑花器官的质量性状,并优先选择花器官的萼片、子房壁等纹饰特征作为识别不同茶树品种的依据.

    茶树种质资源花器官微形态扫描电镜

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    不同覆盖处理对茶园小气候及碾茶品质的影响

    刘瑜何卫中娄艳华疏再发...
    711-721页
    查看更多>>摘要：[目的]研究覆盖条件对茶园小气候及碾茶品质的影响,筛选出利于碾茶品质的覆盖方式,为提高碾茶生产质量提供理论依据.[方法]以龙井43为试验品种,黑色遮阳网为覆盖材料,设3种遮光度(55％、75％、95％)、2种覆盖高度(直接覆盖高0.6 m、棚式覆盖高1.8 m)、3种覆盖时间(15、20和25 d),共18组覆盖处理,以不覆盖为对照.在秋春季两季进行试验,分析不同覆盖处理对茶园小气候、鲜叶产量、叶绿素含量、碾茶中生化成分及感官品质的影响.[结果]覆盖能有效降低茶蓬面光照强度和光合有效辐射,降低日最高温,缩小气温日较差,提高空气湿度.棚式覆盖对于茶园小气候的稳定效果优于直接覆盖.覆盖后茶树鲜叶中叶绿素总量增加,秋季和春季分别以遮光度75％+直接覆盖15 d处理和遮光度95％+棚式覆盖15 d处理的叶绿素含量最高,分别比对照高33.86％和57.27％.覆盖使碾茶中氨基酸含量增加,秋季和春季分别以遮光度95％、直接覆盖25和20 d的氨基酸含量最高,分别高于对照127.55％和144.06％.覆盖后碾茶中茶多酚含量降低,覆盖天数与茶多酚含量呈负相关,秋季和春季分别以遮光度95％+棚式覆盖25 d和遮光度75％+直接覆盖25 d处理的茶多酚含量最低,分别低于对照54.04％和55.19％.覆盖使碾茶中咖啡碱含量提高,秋春两季均以遮光度95％+直接覆盖20 d处理的咖啡碱含量最高,分别比对照高58.91％和62.98％.秋季覆盖使水浸出物含量有所降低.高遮光度和长时间遮光处理不利于茶树干物质积累,秋春两季产量均以遮光度95％+直接覆盖处理的产量最低.覆盖后碾茶外形颜色绿润、汤色黄绿明亮、有清香、滋味清爽,感官品质高于未覆盖处理.[结论]覆盖有利于稳定茶园小气候.延长遮光时间、提高遮光度可提高碾茶品质,过度遮阴会导致产量降低.使用遮光度95％的遮阳网棚式覆盖25 d后碾茶综合品质最优,可在生产中推广应用.

    碾茶覆盖条件生化成分感官品质

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    高产碱性纤维素酶细菌的筛选鉴定及其酶学特性与发酵条件研究

    马振刚熊亮张真罗堿...
    722-731页
    查看更多>>摘要：[目的]从自然环境中分离筛选高产纤维素酶的菌株,开展碱性纤维素酶的酶学特性分析,为该菌株及所产纤维素酶的综合开发利用打下基础.[方法]采用羧甲基纤维素钠(CMCNa)平板筛选法筛选纤维素酶高产菌株,利用生理生化分析结合分子生物学法对菌株进行鉴定,并通过3,5-二硝基水杨酸(DNS)法研究其活性特征与发酵条件.[结果]在长期覆盖枯树叶的土壤中分离获得1株高产碱性纤维素酶的菌株,经鉴定该菌株为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),名称为B.cereus strain CQNUX 3-1.酶活性分析显示该菌株胞外分泌液具有内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及β-葡萄糖苷酶的活性,其酶活力分别达107.7、33.1和155.6 U/mL.酶学特征分析表明3种酶组分均具有较好的耐碱和一定的耐高温能力.其中,内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的最佳反应温度分别为70、60和40℃;最佳反应pH分别为8.0、9.0和9.0;Fe3+能增加3种酶的酶活力,而β-葡萄糖苷酶具有较好的EDTA、尿素和Cu2+耐受性.发酵条件对菌株产酶的分析结果表明,该菌株发酵温度在37℃较适宜;发酵第4 d时的酶活力达最大值;该菌株能在碱性发酵环境下生长并产酶,在初始pH为7.0时发酵酶活力最高.[结论]筛选获得的纤维素酶高产菌株B.cereus strain CQNUX 3-1所生产的纤维素酶具有较高的反应温度适用性和较强的碱耐受性,菌株发酵产酶温度适中,且有较宽的发酵pH适用范围,可作为碱性纤维素酶生产资源菌株,具有应用于纤维素酶制剂制备与生产、纤维素资源综合利用等领域的潜力.

    碱性纤维素酶产生菌筛选鉴定酶学特性发酵条件蜡样芽孢杆菌

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