茶树CHS基因结构及编码区单核苷酸多态性分析

摘要：

[目的]通过试验获得茶树CHS基因（CsCHS）gDNA序列，以进一步确定CsCHS基因结构；研究CsCHS编码区单核苷酸多态性，并结合茶树多酚含量进行关联分析，寻找基因中可能存在的与茶多酚含量存在显著或极显著相关关系的SNP位点。[方法]根据NCBI数据库中已有CsCHS序列设计特异性引物，再分别以基因组DNA和cDNA为模板进行PCR扩增，经克隆、测序获得CsCHS1、CsCHS2、CsCHS3三个基因的gDNA和cDNA全长序列，通过序列比对方法确定CsCHS结构。利用Compute pI/Mw、SOPMA等软件对所得序列进行生物信息学分析，预测和比较CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3三者蛋白质结构。以茶多酚含量差异较大的57份茶树品种为材料，分别以57份材料的cDNA为模板，用特异性引物进行PCR扩增，然后利用PCR产物直接测序法筛查CsCHS编码区序列的单核苷酸多态性。结合CsCHS编码区序列单核苷酸多态性和57份材料多酚含量，利用软件TASSEL进行关联分析，筛选基因中可能与茶多酚含量存在显著或极显著相关关系的SNP位点。[结果]试验获得CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3的cDNA序列长度分别为1277、1320和1242 bp，各自均包含一个长度为1170 bp的开放阅读框；CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3的gDNA序列长度分别为1600、1330和1607 bp。通过gDNA序列和cDAN序列比对，结合真核生物内含子GT-AG法则，确定CsCHS1、CsCHS3分别包含2个外显子和1个内含子，内含子大小分别为323和356 bp， CsCHS2可能没有内含子。根据CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3 cDNA序列推导三者对应氨基酸序列，比较三条氨基酸序列发现三者氨基酸同源性较高，达到92.6%-95.4%，CHS蛋白亚家族中的特征性保守位点在这三条序列中都能找到，生物信息学分析结果显示CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3三者蛋白质结构高度相似。CsCHS1编码区序列中共发现71个SNP位点，SNP出现频率为1SNP/16.48 bp，无Indel，基因核苷酸多样性（π）值为0.01088；CsCHS2编码区序列中共发现55个SNP位点，SNP出现频率分别为1SNP/21.27 bp，CsCHS2核苷酸多样性（π）值（0.00530）明显低于CsCHS1；因扩增CsCHS3 cDNA序列的PCR反应成功率低，未对该基因遗传多样性进行分析。通过关联分析分别从CsCHS1和CsCHS2中找到2个和4个与茶叶多酚含量相关的SNP位点。[结论]CsCHS1和CsCHS3属于保守型CHS基因，且CsCHS1、CsCHS2和CsCHS3蛋白质结构高度相似，推测三者可能在茶树的不同部位或不同生长阶段发挥类似作用；CsCHS1和CsCHS2活跃，二者编码区内可能存在突变热点区。

关键词：茶、查尔酮合酶基因(CHS)、单核苷酸多态性(SNP)

分类号：R378;Q947.1;Q503

资助基金：现代农业产业技术体系建设专项;浙江省自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2014-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：133-144