胡志航，秦志遠(yuǎn)，李靜文，楊妮，陳益，李彤，莊靜*

茶樹捕光色素蛋白復(fù)合體基因的鑒定及低溫響應(yīng)分析

胡志航1，秦志遠(yuǎn)1，李靜文1，楊妮1，陳益1，李彤2，莊靜1*

1. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，茶葉科學(xué)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華東地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210095； 2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210095

茶樹是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，其生長(zhǎng)和發(fā)育過程中會(huì)遭受不同逆境影響，導(dǎo)致茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)下降。捕光色素蛋白復(fù)合體（Light-harvesting chlorophyll-protein complex）主要影響植物光合效率，在植物適應(yīng)環(huán)境脅迫方面也發(fā)揮著重要作用。為研究茶樹捕光色素蛋白復(fù)合體的特性，從龍井43克隆獲得編碼捕光色素蛋白復(fù)合體基因，分析該基因編碼蛋白序列特征、進(jìn)化樹、理化性質(zhì)、亞細(xì)胞定位、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)及其在4?℃低溫處理的表達(dá)情況。結(jié)果表明，開放閱讀框?yàn)?98?bp，共編碼265個(gè)氨基酸；該基因含有典型的Chloroa-b-bind保守結(jié)構(gòu)域；與15種植物的LHCB2氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)，氨基酸序列的相似度達(dá)91.32%。進(jìn)化樹分析顯示，CsLHCB2與曼陀羅、東南景天、葡萄親緣關(guān)系較近，與麻竹和毛竹親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。CsLHCB2分子量為28?662.77，理論等電點(diǎn)為5.69，屬于親水性蛋白；亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)結(jié)果顯示CsLHCB2主要定位在葉綠體中。熒光定量結(jié)果顯示，可能參與茶樹低溫脅迫的過程。常溫處理?xiàng)l件下，一個(gè)光周期（24?h）內(nèi)的相對(duì)表達(dá)量呈現(xiàn)先上升，后下降趨勢(shì)，龍井43和舒茶早在光照處理1?h達(dá)峰值，白葉1號(hào)在光照處理6?h達(dá)峰值；4?℃低溫條件下，3個(gè)茶樹品種中的表達(dá)均在光照處理12?h達(dá)到峰值，舒茶早中表達(dá)量較高，分別為龍井43和白葉1號(hào)的1.18倍和1.98倍。研究結(jié)果為進(jìn)一步研究茶樹捕光色素蛋白復(fù)合體在茶樹低溫響應(yīng)中的作用提供了參考。

茶樹；捕光色素蛋白復(fù)合體；低溫脅迫；表達(dá)分析

茶樹[(L.) O. Kuntze]是山茶科（Theaceae）山茶屬（）中一種常綠木本植物，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一。光合作用的利用效率是影響茶樹生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子，低溫脅迫會(huì)影響茶樹植株的光合作用和葉綠素生物合成，從而影響植株的正常生長(zhǎng)和發(fā)育[1-2]。茶樹對(duì)低溫較為敏感，低溫脅迫對(duì)茶樹光合作用有明顯的影響[3]。

光捕獲是植物光合作用的重要過程，捕光色素蛋白復(fù)合體（Light-harvesting chlorophyll- protein complex，LHC）作為高等植物的重要色素蛋白復(fù)合體，能夠捕獲光能并將能量迅速傳至反應(yīng)中心[4]。捕光色素蛋白復(fù)合體有兩個(gè)不同的光能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，分別是光系統(tǒng)Ⅰ捕光色素蛋白復(fù)合體（LHCⅠ）和光系統(tǒng)Ⅱ捕光色素蛋白復(fù)合體（LHCⅡ）。LHCⅡ由高度保守的亞型組成，所有綠色生物都含有大量的基因[5]。在高等植物中，LHCⅠ和LHCⅡ分別由6個(gè)基因編碼。LHCⅡ的6個(gè)基因分別被命名為L(zhǎng)HCⅡb（、、）、LHCⅡa（，又稱CP29）、LHCⅡc（，又稱CP26）和LHCⅡd（，又稱CP24）[6]。目前，基因已在水稻[7]、番茄[8]、東南景天[9]等植物中被克隆出來。

所有含葉綠體的綠色植物都需要進(jìn)行光合作用，和在光合作用的收集和轉(zhuǎn)化中具有獨(dú)特的作用[10]。當(dāng)缺少和時(shí)，會(huì)導(dǎo)致擬南芥葉綠素含量下降，葉片顏色呈現(xiàn)淡綠色[11]。LHCB家族的成員在植物適應(yīng)環(huán)境脅迫方面發(fā)揮著重要作用。LHCB成員的下調(diào)降低了植物對(duì)環(huán)境脅迫的耐受性，降低種子產(chǎn)量[12]。Xu等[13]研究表明，LHCB家族成員的下調(diào)會(huì)導(dǎo)致擬南芥對(duì)干旱脅迫的耐受性降低。Lucinski等[14]將擬南芥葉片暴露于寒冷下，導(dǎo)致和表達(dá)逐漸降低。同時(shí)低溫脅迫會(huì)影響到Rubisco活性的喪失，導(dǎo)致基因表達(dá)下降，從而抑制光呼吸[15]。現(xiàn)階段，對(duì)于茶樹中的分子機(jī)制及其對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)機(jī)理尚未見報(bào)道。

本研究從龍井43克隆獲得編碼茶樹捕光色素蛋白復(fù)合體基因，對(duì)其核苷酸序列、編碼氨基酸序列以及理化性質(zhì)、進(jìn)化樹和二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行較為全面的分析，并通過低溫處理和利用熒光定量PCR方法分析龍井43、舒茶早和白葉1號(hào)中在低溫脅迫下的響應(yīng)情況，旨在為進(jìn)一步研究在茶樹應(yīng)對(duì)逆境脅迫中的作用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以龍井43（cv. Longjing 43）、舒茶早（cv. Shuchazao）、白葉1號(hào)（cv. Baiye 1）兩年生茶樹扦插幼苗為試驗(yàn)材料，種植在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室植物生長(zhǎng)室。選取長(zhǎng)勢(shì)一致的茶苗于光照培養(yǎng)箱中[溫度25?℃、光周期12?h/12?h、光照強(qiáng)度240?μmol·m-2·s-1、濕度(70±10)%]，培養(yǎng)1周后，將茶樹分在兩個(gè)光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行室溫（25?℃）和低溫脅迫處理（4?℃）。于上午9時(shí)開始處理，此時(shí)光照開始0?h，初始時(shí)間記為0?h，之后分別在1、3、6、12、24?h取樣。分別摘取3個(gè)茶樹品種的一芽二葉，用錫紙包裹并迅速用液氮冷凍，并在–80?℃下保存，用于之后的試驗(yàn)，每個(gè)材料設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

1.2 方法

1.2.1 總RNA的提取及cDNA的合成

使用RNA提取試劑盒（RNA simple total RNA Kit，北京Tiangen公司）提取茶樹葉片總RNA，使用微量紫外檢測(cè)儀Nanodrop ND-1000（上海譜元儀器有限公司）測(cè)定RNA樣品的濃度，采用1.2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA的質(zhì)量[16]。利用反轉(zhuǎn)錄試劑盒（大連TaKaRa公司）將提取茶樹葉片的總RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA。

1.2.2的克隆

根據(jù)已報(bào)道的水稻基因的核苷酸和氨基酸序列分析，從茶樹基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（tpdb.shengxin.ren/index.html）中鑒定并獲得茶樹基因。利用軟件Primer Premier 6.0設(shè)計(jì)一對(duì)引物CsLhcb2-F和CsLhcb2-R（表1），對(duì)進(jìn)行擴(kuò)增。PCR擴(kuò)增體系為CsLhcb2-F/R引物各1.5?μL、2×Plus Master Mix酶15?μL、cDNA模板1.5?μL和ddH2O 10.5?μL。PCR的擴(kuò)增程序?yàn)?5?℃預(yù)變性5?min；94?℃變性30?s，55?℃退火30?s，72?℃延伸75?s，共35個(gè)循環(huán)；72?℃延伸10?min。用1.2%的瓊脂凝膠電泳對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，膠回收后送至南京金斯瑞生物科技有限公司進(jìn)行測(cè)序。

表1 本文涉及引物

1.2.3 生物信息學(xué)分析

對(duì)于故障碼“B116854 轉(zhuǎn)向角傳感器，無基本設(shè)置主動(dòng)/靜態(tài)”，說明需要對(duì)轉(zhuǎn)向角傳感器進(jìn)行基本設(shè)置，具體操作方法如下：

利用BioXM 2.6獲得編碼的氨基酸序列，在NCBI網(wǎng)站（www.ncbi.nlm. nih. gov）用BLAST進(jìn)行同源性分析和保守域預(yù)測(cè)。利用DNAMAN 6.0軟件對(duì)蛋白質(zhì)的親水性、疏水性和氨基酸序列的多重比對(duì)進(jìn)行分析。使用SMS在線網(wǎng)站（http://www.bio-soft. net/sms）和ExPASy-ProtParam （http://web. expasy.org/protparam）對(duì)氨基酸組成成分及理化性質(zhì)進(jìn)行分析。利用MEGA 7.0軟件構(gòu)建進(jìn)化樹。蛋白亞細(xì)胞定位采用LocTree3（https://rostlab.org/services/loctree3）和SoftBerryProtComp 9. 0（http://linux1.softberry.com/berry.phtml）預(yù)測(cè)。通過SOPMA在線軟件（https://npsa-prabi.ibcp.fr）對(duì)CsLHCB的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，并用Swiss-Model（http://www. Swissmodel.expasy.org）構(gòu)建了CsLHCB的三級(jí)結(jié)構(gòu)模型；通過STRING在線軟件（https://string-db.org），預(yù)測(cè)CsLHCB2潛在的互作關(guān)系；在TPIA數(shù)據(jù)庫(kù)中（http://tpia. teaplant.org）下載的表達(dá)量（TPM）以及非生物脅迫下在茶樹中的表達(dá)量（TPM），制作表達(dá)熱圖。

1.2.4的表達(dá)分析

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

使用Microsoft Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。差異顯著性使用IBM SPSS Statistics 25.0進(jìn)行分析，采用Duncan′s進(jìn)行多重比較（＜0.05），并使用Origin 8.0軟件完成圖表制作[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 CsLhcb2的測(cè)序分析

以龍井43幼苗葉片的cDNA為模板，通過引物CsLhcb2-F和CsLhcb2-R進(jìn)行PCR擴(kuò)增，獲得800?bp左右的擴(kuò)增片段。擴(kuò)增片段測(cè)序結(jié)果顯示，基因含有1個(gè)長(zhǎng)798?bp的開放閱讀框，編碼265個(gè)氨基酸（圖1），GenBank登錄號(hào)為XP_028051827.1。

2.2 茶樹CsLHCB2進(jìn)化樹分析

除了CsLHCB2外，選取了水稻（）、小麥（）、麻竹（）、毛竹（）、擬南芥（）、東南景天（）、綠藻（）、木瓜（）、蓖麻（）、曼陀羅（）、谷子（）、香瓜（）、南瓜（）、黃瓜（）、葡萄（）等15個(gè)物種的LHCB2構(gòu)建進(jìn)化樹（圖2）。研究結(jié)果顯示，CsLHCB2與曼陀羅、東南景天和葡萄親緣關(guān)系較近，與麻竹和毛竹親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。

2.3 CsLHCB2的氨基酸序列比對(duì)

對(duì)CsLHCB2編碼的氨基酸序列進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，CsLHCB2在3～265位氨基酸間含有典型的Chloroa-b-bind結(jié)構(gòu)域（圖3A）。將CsLHCB2與水稻、小麥、麻竹、毛竹、擬南芥、東南景天、綠藻、木瓜、蓖麻、曼陀羅、谷子、香瓜、南瓜、黃瓜、葡萄的LHCB2氨基酸序列進(jìn)行多重比對(duì)，結(jié)果顯示氨基酸序列的相似度高達(dá)91.32%（圖3B）。

2.4 CsLHCB2的理化性質(zhì)分析

由表2結(jié)果顯示，CsLHCB2的分子量為28?662.77，理論等電點(diǎn)為5.69，總平均疏水性為–0.037。不同植物中的LHCB2蛋白殘基數(shù)在254～265，分子量在26?948.72～28?662.77，理論等電點(diǎn)為5.13～5.69，酸性氨基酸多于堿性氨基酸，脂肪族氨基酸多于芳香族氨基酸，總平均疏水性在–0.118～–0.001，表現(xiàn)出較為明顯的疏水性。

注：ATG為起始密碼子，*為終止密碼子

圖2 不同植物L(fēng)HCB2的進(jìn)化樹分析

圖3 CsLHCB2的保守域（A）與其他物種氨基酸序列的多重比對(duì)（B）

表2 不同植物中LHCB2氨基酸組成成分及理化性質(zhì)分析

2.5 CsLHCB2亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)和氨基酸親/疏水性分析

表3的預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，CsLHCB2蛋白主要定位在葉綠體中。在線預(yù)測(cè)網(wǎng)站PSORT對(duì)CsLHCB2亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)和分析，結(jié)果與SoftBerry ProtComp 9.0一致，由此推斷，CsLHCB2主要在葉綠體中起生物學(xué)作用。對(duì)氨基酸親/疏水性進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，CsLHCB2蛋白疏水性最強(qiáng)的位點(diǎn)是在第168位的甲硫氨酸（Met），其次是第167位的亮氨酸（Leu）；親水性最強(qiáng)的位點(diǎn)是在第95位的精氨酸（Arg），其次是第212位的賴氨酸（Lys）?？偲骄杷詾樨?fù)值，屬于親水性蛋白。

表3 CsLHCB2蛋白亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)

2.6 CsLHCB2的二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)分析

二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)表明，CsLHCB2由39.62%的-螺旋（Alpha helix），5.28%的延伸主鏈（Extended strand），5.28%的-轉(zhuǎn)角（Beta turn）和49.81%的隨機(jī)卷曲（Random coil）組成。以Green algae Light-Harvesting Complex（PDB ID：7dz7.1）為模型，使用Swiss-Model軟件對(duì)擬南芥AtLHCB2和茶樹CsLHCB2進(jìn)行三級(jí)結(jié)構(gòu)建模比較分析，結(jié)果表明，CsLHCB2主要是由-螺旋和隨機(jī)卷曲組成，AtLHCB2和CsLHCB2的差異位點(diǎn)共有9個(gè)，其中-螺旋上有5個(gè)差異位點(diǎn)，分別位于206（A）、101（O）、197（G）、112（V）和162（C）?？偟膩碚f，AtLHCB2和CsLHCB2結(jié)構(gòu)較為相似，保守域相對(duì)保守，預(yù)測(cè)結(jié)果與二級(jí)結(jié)構(gòu)相吻合（圖4）。

2.7 CsLHCB2互作預(yù)測(cè)與分析

利用STRING在線網(wǎng)站以擬南芥AtLHCB2為參考，預(yù)測(cè)CsLHCB2潛在的互作關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖5），CsLHCB2與PSAG（Photosystem Ⅰ reaction center subunit G）、PSAO（Photosystem Ⅰ reaction center subunit O）、LHCB2.2、LHCB2.3關(guān)系較為直接。NPQ4、LHCB5與其他蛋白聯(lián)系較為密切，可能在光捕獲過程中具有重要作用。

2.8 CsLhcb2表達(dá)模式分析

為了進(jìn)一步了解在茶樹中的表達(dá)情況，將TPIA數(shù)據(jù)庫(kù)中下載的表達(dá)量數(shù)據(jù)使用TBtools軟件制作熱圖并進(jìn)行分析（圖6），結(jié)果顯示，在果實(shí)和嫩葉中的表達(dá)量較高，在花和根中的表達(dá)量較低（圖6A）。同時(shí)，對(duì)在4種非生物脅迫處理下的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在自然冷馴化過程中，在冬季的表達(dá)量較低，在來年春天脫馴化階段表達(dá)量升高（圖6B）；在干旱處理和鹽脅迫處理下，表達(dá)量隨著時(shí)間的增加而逐漸降低（圖6C、6E）；在茉莉酸甲酯處理12?h時(shí)，的表達(dá)量升高，隨著時(shí)間的增加，基因的表達(dá)量逐漸降低（圖6D）。

2.9 CsLhcb2在低溫脅迫下的表達(dá)分析

通過實(shí)時(shí)熒光定量PCR，分析了龍井43、舒茶早和白葉1號(hào)在4?℃低溫脅迫條件下的表達(dá)情況。如圖7所示，常溫處理?xiàng)l件下，一個(gè)光周期（24?h）內(nèi)，的相對(duì)表達(dá)量呈現(xiàn)先上升，后下降趨勢(shì)，龍井43和舒茶早的相對(duì)表達(dá)量在光照處理1?h（10﹕00）達(dá)峰值，白葉1號(hào)的相對(duì)表達(dá)量在光照處理6?h（15﹕00）達(dá)峰值。4?℃低溫條件下，3個(gè)茶樹品種中的表達(dá)量均在光照處理12?h達(dá)峰值，此時(shí)舒茶早的表達(dá)量較高，分別為龍井43和白葉1號(hào)的1.18倍和1.98倍（圖7D）。在4?℃低溫脅迫處理下，龍井43、舒茶早和白葉1號(hào)中的表達(dá)量趨勢(shì)基本一致。

圖4 茶樹CsLHCB2的三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

注：A為不同組織，B為冷處理，C為干旱處理，D為茉莉酸甲酯處理，E為鹽處理

圖5 茶樹CsLHCB2蛋白互作預(yù)測(cè)與分析

3 討論

茶樹是一類喜溫懼寒的作物，受低溫影響較大。低溫脅迫等非生物脅迫是影響茶樹生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境因素之一，茶樹遭遇非生物脅迫時(shí)，其逆境響應(yīng)相關(guān)結(jié)構(gòu)基因和轉(zhuǎn)錄因子基因會(huì)被誘導(dǎo)，使得茶樹植株能夠抵御非生物脅迫[20-22]。當(dāng)植物遭受凍害時(shí)，會(huì)破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)從而影響光合作用，引起光系統(tǒng)Ⅱ的光抑制[23]。鄧永勝[8]利用Southern雜交、Northern雜交和熒光定量試驗(yàn)分析番茄會(huì)被低溫誘導(dǎo)，并在番茄葉片中表達(dá)量最高。LHCB家族成員在植物適應(yīng)環(huán)境脅迫方面發(fā)揮著重要作用，研究捕光色素蛋白復(fù)合體在茶樹低溫脅迫響應(yīng)中的作用具有重要的意義。本研究分別對(duì)2個(gè)綠葉茶樹品種（龍井43、舒茶早）和1個(gè)白葉茶樹品種（白葉1號(hào)）進(jìn)行低溫脅迫處理，結(jié)果表明3個(gè)茶樹品種中的表達(dá)量趨勢(shì)基本一致，其中龍井43和舒茶早中表達(dá)量較高，白葉1號(hào)中表達(dá)量相對(duì)較低。龍井43和舒茶早是耐寒性較強(qiáng)的品種，高表達(dá)可能與茶樹的耐寒性相關(guān)[24]。編碼捕光色素蛋白復(fù)合體的基因家族表達(dá)也受生物鐘的調(diào)節(jié)。與常溫樣品（CK）表達(dá)量進(jìn)行比較，白天時(shí)間段茶樹品種的表達(dá)量存在一定的差異，說明低溫脅迫影響了茶樹的表達(dá)。

本研究對(duì)CsLHCB2蛋白的氨基酸組成、親疏水性、二三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示CsLHCB2蛋白屬于親水性蛋白，并與其他植物中的LHCB蛋白序列相似性高達(dá)91.32%。LHCB基因家族與葉綠素含量和植物光合作用關(guān)系密切[7,13]，亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)結(jié)果顯示CsLHCB2蛋白主要定位在葉綠體中，與蛋白預(yù)測(cè)的功能相吻合。在高等植物中，葉綠素含量與植株的光合作用密切相關(guān)，葉綠素含量降低會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量減少[25]。細(xì)胞核和葉綠體之間的兩個(gè)中樞信號(hào)整合因子（GLK1和LHCB）對(duì)遮陰表現(xiàn)出明顯的響應(yīng)，表明光在調(diào)節(jié)茶樹葉綠體發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用[26]。龍井43和舒茶早作為綠葉茶樹品種，葉綠素含量較白葉茶樹品種白葉1號(hào)高，也驗(yàn)證了參與光的調(diào)控。

注：A，龍井43；B，舒茶早；C，白葉1號(hào)；D，4?℃處理下不同品種差異。不同小寫字母表示在0.05水平有顯著差異

基因還受多種因素的調(diào)節(jié)，包括生物鐘[27]、溫度[28]、脫落酸[29]、滲透脅迫[30]等。Paulsen等[27]以煙草為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)捕光復(fù)合物蛋白（LHCP）mRNA的水平在晝夜變化中變化很大，這也與本研究結(jié)論相符。孫欽秒等[28]在相同的光照下處理豌豆幼苗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4?℃下基因的表達(dá)量比25?℃下的表達(dá)量低50%左右。Jiang等[31]對(duì)芹菜進(jìn)行非生物脅迫處理，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)低溫、高溫、鹽和干旱脅迫對(duì)芹菜中的基因表達(dá)也產(chǎn)生影響。LHCBs還可能通過調(diào)節(jié)ROS內(nèi)穩(wěn)態(tài)參與保護(hù)細(xì)胞中的ABA信號(hào)的傳導(dǎo)[28]。盧從明等[30]發(fā)現(xiàn)水分脅迫會(huì)抑制激發(fā)能向PSⅡ傳遞從而降低捕光色素蛋白復(fù)合體的含量。本研究對(duì)低溫脅迫響應(yīng)的分析，為進(jìn)一步深入研究茶樹捕光色素蛋白復(fù)合體功能提供了參考。

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Identification of the Light-harvesting Chlorophyll-protein Complex Geneand Its Response to Low Temperature in Tea Plants

HU Zhihang1, QIN Zhiyuan1, LI Jingwen1, YANG Ni1, CHEN Yi1, LI Tong2, ZHUANG Jing1*

1. Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Biology and Germplasm Enhancement of Horticultural Crops in East China, Tea Research Institute, College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2. National Key Laboratory of Crop Genetics & Germplasm Enhancement and Utilization, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China

Tea is one of the important cash crop in China. Its growth and development will be affected by different adversity, leading to the decline of tea quality and yield. Light-harvesting chlorophyll-protein complex mainly affects the photosynthetic efficiency of plants, and also plays important roles in adaptation to environmental stresses. In order to study the characteristics of the light-harvesting chlorophyll-protein complex in tea plants, the geneencoding the light-harvesting protein complex was cloned from tea cultivar ‘Longjing 43’, and the sequence characteristics, phylogenetic tree, physical and chemical properties, subcellular localization, secondary structure, tertiary structure and its expression profiles under low temperature treatment were analyzed. The results show that the open reading frame ofgene is 798?bp, encoding 265 amino acids. This gene contains a typical of Chloroa-b-bind conservation domain. The similarity of CsLHCB2 amino acid sequence with 15 plant species was 91.32%. Phylogenetic tree analysis shows that the CsLHCB2 protein of tea plant was closely related to,and, and far fromand. The relative molecular weight of CsLHCB2 protein is 28?662.77 and the theoretical isoelectric point is 5.69, which belongs to hydrophilic protein. Subcellular localization prediction results show that CsLHCB2 protein is mainly located in chloroplasts. Quantitative RT-PCR results show thatgene may participate in the process of low temperature stress in tea plants. Under normal temperature treatment, the relative expression level ofgene showed a trend of increasing first and then decreasing within a photoperiod (24?h). ‘Longjing 43’ and ‘Shuchazao’ reached their peak value at 1?h after light treatment, and 'Baiyeyihao' reached their peak value at 6?h after light treatment. Under low temperature of 4?℃ treatment, the expression ofof the three tea cultivars all reached the peak at 12?h of light treatment, among which the expression level ofin ‘Shuchazao’ wasthe highest, which was 1.18 and 1.98 times higher than that of ‘Longjing 43’ and ‘Baiyeyihao’, respectively. The results provided a reference for further research on the role of light-harvesting chlorophyll-protein complex response to low temperature in tea plants.

, light-harvesting chlorophyll-protein complex, low temperature stress, expression analysis

S571.1；Q786

A

1000-369X(2023)02-183-11

2022-12-09

2023-03-02

國(guó)家自然科學(xué)基金（31870681）、江蘇省政策引導(dǎo)類計(jì)劃（SZ-LYG202126）、江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（PAPD）

胡志航，男，博士研究生，主要從事茶樹遺傳育種與分子生物學(xué)研究。*通信作者：zhuangjing@njau.edu.cn