高荣广　李昊　向勤锃　李敏

摘要：4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）是木质素合成过程中的关键酶。本试验以‘福鼎大白茶树为材料，克隆得到Cs4CL1基因，该基因长度为1 715 bp，开放阅读框长度1 623 bp，编码540个氨基酸。氨基酸同源性分析显示，Cs4CL1蛋白具有植物4CL酶的典型特征，即AMP结合功能域和GEICIRG保守区。系统进化分析显示，Cs4CL1蛋白与蓝果树、烟草、番茄等植物的4CL1蛋白聚为一类，属于4CL亚家族A。利用原核表达系统可诱导出具有活性的Cs4CL1重组蛋白，该蛋白大小为78 kD。本研究为深入解析Cs4CL1在茶树木质素合成途径中的功能奠定了基础。

关键词：茶树;木质素;Cs4CL1基因;Cs4CL1蛋白;同源性分析;原核表达分析

中图分类号：S571.103：Q78文献标识号：A文章编号：1001-4942（2020）03-0008-05

Abstract 4-Coumarate coenzyme A ligase （4CL） is the key enzyme in lignin biosynthesis. In this study， the 4-coumarate coenzyme A ligase gene Cs4CL1 was cloned from tea variety Fuding-Dabaicha. The length of Cs4CL1 was 1 715 bp including 1 623 bp open reading frame and encoding 540 amino acids. Amino acid sequence homology analysis showed that Cs4CL1 protein had typical characteristics of 4CL enzyme as AMP combined function domain and GEICIRG conserved region. Phylogenetic analysis showed that Cs4CL1 protein was clustered with 4CL1 proteins of Nyssa sinensis， Nicotiana tabacum， Solanum pennellii and other plants， belonging to 4CL subfamily A. Additionally， a 78 kD Cs4CL1 recombinant protein with high biological activity was induced in prokaryotic expression system. The results laid bases for further analyzing the function of Cs4CL1 gene in tea tree.

Keywords Tea tree; Lignin; Cs4CL1 gene; Cs4CL1 protein; Homology analysis; Prokaryotic expression analysis

嫩度是衡量茶葉品质的重要指标，幼嫩的鲜叶适制名优茶[1]。茶树新梢持嫩性与木质素含量负相关[2]。

木质素是植物体内的生物大分子，具有增强细胞壁硬度的重要生物学功能。它在植物体内的生物合成由苯丙氨酸解氨酶 （phenylalanine ammonia-lyase， PAL）、4-香豆酸辅酶A连接酶（4-coumarate coenzyme A ligase，4CL）、肉桂醇脱氢酶 （cinnamyl alcohol dehydrogenase， CAD） 等多个酶催化[3]。其中，4CL是合成途径的限速酶，其功能研究备受关注。目前，科研工作者已在拟南芥[4]、大豆[5]、茶树[6]、火炬松[7]、美洲山杨[8]、烟草[9]、水稻[10]、砀山酥梨[11]等植物中鉴定出4CL基因。根据遗传进化分析，不同植物的4CL基因分为亚家族A和亚家族B[12]。4CL亚家族A包括拟南芥的At4CL1和At4CL2基因，杂种杨的Ptd4CLl、Ptd4CL2和Pt4CLl基因;拟南芥At4CL3和杨树Pt4CL2归类为4CL亚家族B。研究发现，亚家族A的4CLs具有促进木质素生物合成的功能[13]， 当拟南芥4CL基因的表达被抑制后，体内木质素含量显著降低[14]。亚家族B主要参与类黄酮的生物合成[15]，茶树4CL是调节儿茶素合成的关键结构基因[6]。……