类茶氨酸合成酶基因家族在番茄中的鉴定及表达研究

摘要

茶树体内的茶氨酸合成酶(Theanine synthetase synthetase,TS)和部分谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS)家族成员都具有催化乙胺和谷氨酸合成茶氨酸的活性.我们将植物中这类与茶树TS序列高度相似,且具有茶氨酸合成活性的酶,统称为类茶氨酸合成酶(Analogue theanine synthase,ATS).为了探究ATS在非茶植物中的分布,以及乙胺在茶氨酸合成中的作用,本研究以Mico-Tom番茄为试验材料,对水培番茄幼苗进行了外源添加乙胺处理.结果发现,仅在处理组叶片中检测到茶氨酸,并且处理组叶片中的谷氨酰胺(Glutamine,Gln)含量也极显著增加,而丙氨酸含量与对照相比无显著变化.利用生物信息学方法分别从茶树和番茄基因组中鉴定出12个和5个ATS家族成员,它们均含有谷氨酰胺合成酶催化功能的结构域Gln-synt_C;qRT-PCR检测发现,处理组叶片中有2个ATS(SlGS1.1和SlGS1)表达量极显著提高.上述结果表明,ATS广泛存在于植物中,而乙胺是合成茶氨酸的关键限制因子,能够提高ATS基因的表达,触发茶氨酸的合成.