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张广辉等
, 2011,
茶树儿茶素酯化分子机理与研究途径
,
分子植物育种
Vol.9 No.71 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0071)
1520
O
-hydroxycinnamoyltransferase, AHCT)
，前者合成
一种植物抗毒素
anthramides
，后者合成酰化的花青
素
(D’Auria, 2006)
。
BAHD
酰基转移酶家族的发现和茶树
EST
文库
的构建
(Park et al., 2004;
陈亮等
, 2005)
为茶树黄烷
-
3
醇没食子酸酯合成酶基因的克隆提供了可能。比
较已知植物酰基转移酶催化反应的底物和产物，发
现酯型儿茶素与咖啡酰奎宁酸
(
绿原酸
)
的分子结构
最为相似，因此可以根据催化酯化合成绿原酸的酰
基转移酶的基因的
cDNA
序列，在茶树
EST
文库中
BLAST
出同源性的高的序列，进而克隆出假定茶树
GaT
基因。
目前已经克隆到催化合成酯化合成绿原酸的
酶的基因包括烟草
(
Nicotiana tabacum
)
和拟南芥羟
基肉桂酰基转移酶
(hydroxycinnamoyltransferase,
NtHCT)
基因
(Hoffmann et al., 2003; 2004)
，烟羟基肉
桂酰
CoA
奎尼酸转移酶
(hydroxycinnamoyl CoA
transferase, HQT) (Niggeweg et al., 2004)
。
BAHD
家
族的催化多样性使得很难仅从其初级结构来预测
其功能
(D’Auri, 2006)
，而根据其他植物催化绿原酸
酯化的酶的基因序列，从茶树
EST
文库中筛选出的
同源性高的序列，仅可能是茶树黄烷-
3
-醇没食子
酰基转移酶基因
(
CsGaT
)
，需要从多个候选基因中
进行筛选。
4 RNA
干涉是研究茶树基因功能的有效途径
RNA
干涉
(RNAi, RNA interference)
作为一种基
因敲除技术广泛应用于许多生物的基因功能分析
(Makoto, 2004)
，是一种研究未知基因功能的理想方
法。植物实现
RNAi
多依赖于稳定的遗传转化，而茶
树的遗传转化非常困难，而且需要非常长的时间
(
张
广辉等
, 2010)
。
瞬间
RNAi
表达系统，如农杆菌浸润法
(
Agrobacterium
infiltration)
，能够有效避免这一困
难，是验证候选序列功能的有效方法。农杆菌浸润
的瞬间表达系统已经在葡萄
(Zottini et al., 2008)
、玫
瑰
(Yasmin and Debener, 2008)
等非模式植物上取得
成功，并且成功用于基因功能的检测
(Shang et al.,
2007)
。茶树瞬间
RNAi
表达系统尚缺乏研究，同时
茶树体内高含量的多酚类物质对农杆菌侵染与转
化有显著的抑制作用
(
张广辉等
, 2006a)
，因此，需
要建立茶树高效的瞬间
RNAi
表达系统。
本文作者前期曾建立了发根农杆菌
(
Agrobacte-
rium rhizogenesis
)
介导的茶树高频发根诱导体系，
发现共培养培养基是影响茶树遗传转化的最主要
因素
(
张广辉等
, 2006a; Zhang et al., 2007)
，并构建了
茶树咖啡因合成酶基因的
RNAi
载体
(
张广辉等
,
2006b)
，为建立茶树高效的瞬间
RNAi
表达系统奠定
了基础。利用瞬间
RNAi
表达系统
(
农杆菌浸润法或
基因枪法
)
，将茶树黄烷-
3
醇没食子酰基转移酶
(
CsGaT
)
基因的候选序列的
RNAi
载体导入茶树叶片
或花中，根据
RNAi
抑制基因表达效应的传递性可
知，
RNAi
能够抑制
CsGaT
基因的表达，抑制儿茶素
的酯化反应，使组织中酯型儿茶素含量降低，而简
单儿茶素的积累则不受影响，从而能够确定哪个候
选序列基因是茶树的
CsGaT
基因。
5
展望
本文提出了一种克隆茶树
CsGaT
基因的可能途
径及其功能的验证方法。作者所在课题组正在进行
相关研究。需要指出的是，本文仅是基于酯型儿
茶素和绿原酸分子结构相似这一特点来推测催化
二者合成的酶基因具有同源性。这一假设需要试
验来验证。
如上文所述，葡萄种子中存在酯型儿茶素，说
明也存在与茶树类似的儿茶素酯化机理。同时已发
表大量葡萄
EST
序列，葡萄遗传转化操作要比茶树
容易，因此也可以先克隆葡萄的
GaT
基因，再克隆
茶树
GaT
基因，可以避免茶树遗传转化困难的难题。
作者贡献
李家华是本文思路的提出者和主要撰写人；张广辉完成
了文献检索和初稿写作；王有国、季鹏章和李竞芸对文章的
写作提出宝贵意见。全体作者都阅读并同意最终的文本。
致谢
本研究由“现代农业产业技术体系建设专项资金
(Supported by the earmarked fund for Modern Agro-industry
Technology Research System)
”和云南省科技厅自然科学基
金项目
(2009CD061)
共同资助。
参考文献
Aron P.M., and Kennedy J.A., 2008, Flavan
-
3
-
ols: Nature,
occurrence and biological activity, Mol. Nutr. Food Res.,
52(1): 79-104
Ashihara H., Deng W.W., Mullen W., and Crozier A., 2010,