茶樹ANR基因家族的全基因組鑒定與分析

段麗麗 李魁印

摘 要：花青素還原酶（anthocyanidin reductase，ANR）是原花青素生物合成途徑中的關(guān)鍵酶之一，同時(shí)，ANR通過(guò)調(diào)節(jié)植物不同組織中花青素的積累影響植物對(duì)光的吸收程度和葉面溫度，提高茶樹的防御力和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。利用生物信息學(xué)分析方法，從‘舒茶早基因組數(shù)據(jù)中鑒定出茶樹ANR基因家族成員，并分析ANR家族成員的基因結(jié)構(gòu)、蛋白理化性質(zhì)、保守基序及順勢(shì)作用元件。結(jié)果表明，CsANR家族有21個(gè)成員，分為7類，含有多個(gè)保守基序，編碼287～627個(gè)氨基酸，其中，有15個(gè)蛋白為親水性蛋白，6個(gè)為疏水性蛋白。對(duì)CsANR家族基因的順勢(shì)作用元件分析表明CsANR家族含有光響應(yīng)、防御和脅迫響應(yīng)、植物激素響應(yīng)（茉莉酸甲酯、生長(zhǎng)素、脫落酸及赤霉素）和低溫響應(yīng)元件，說(shuō)明該基因家族可能在參與植物生長(zhǎng)發(fā)育及應(yīng)對(duì)脅迫中發(fā)揮作用，本研究結(jié)果可為茶樹ANR基因功能研究提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：茶樹；花青素還原酶；基因家族；鑒定；分析

中圖分類號(hào)：S571.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

茶樹（Camellia sinensis）是山茶科、山茶屬灌木或小喬木。茶樹起源于中國(guó)，是一種非常重要的葉型經(jīng)濟(jì)作物，且在我國(guó)已經(jīng)有2000多年的種植歷史［1-2］。同時(shí)，茶樹作為經(jīng)濟(jì)作物在世界上 30 多個(gè)國(guó)家廣泛種植［3-4］。茶是一種不含酒精的飲料，因其具有多種健康功效而得到廣泛關(guān)注［5］。目前，茶已成為世界上消費(fèi)最多的飲料之一［6］。

茶多酚是茶樹中主要的次生代謝產(chǎn)物，包括酚酸［7］、黃酮醇、黃烷-3-醇（兒茶素）、黃酮、花青素和原花青素等［8］。原花青素是花青素在花青素還原酶（anthocyanidin reductase，ANR）的催化下形成的產(chǎn)物［9］，原花青素含量不僅影響茶飲料制品的口感［10］，同時(shí)還具有多種保健功能，包括抗氧化、抗癌、降低毛細(xì)血管通透性、增強(qiáng)心血管活性、抗病毒、抗真菌活性、抗輻射、保護(hù)肝臟、改善學(xué)習(xí)記憶能力等眾多功效 ［11-15］，因此原花青素對(duì)茶葉質(zhì)量有著重要作用。ANR作為原花青素生物合成途徑中的關(guān)鍵酶之一，眾多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了廣泛研究［16-22］，并在擬南芥［23］、蒺藜狀苜蓿［24］、葡萄［9］、艾納香［22］、銀杏［25］、紅花［26］、桑樹［27］、紅豆草［28］等植物中進(jìn)行了克隆及研究。Punyasiri等［29］對(duì)鮮茶葉的研究表明ANR能夠轉(zhuǎn)化矢車菊色素生成兒茶素（EC）和沒食子兒茶素（EGC）。李軍等［27］對(duì)桑樹花青素還原酶MaANR的克隆及表達(dá)分析表明，MaANR可能是桑葚中花青素積累的重要負(fù)調(diào)控因子。對(duì)紅花花青素還原酶基因ANR的研究表明，CtANR基因都是在果球形成初期表達(dá)量最低，在花發(fā)育的不同時(shí)期，紅色紅花品種和白色紅花品種中的表達(dá)趨勢(shì)不一致。

目前，關(guān)于茶樹ANR基因的研究已有報(bào)道［21，29-30］，但關(guān)于茶樹ANR基因功能研究還比較缺乏。隨著基因組學(xué)技術(shù)及生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為茶樹基因功能的研究提供了一種新的思路，且茶樹中ANR基因家族的鑒定還未見報(bào)道。因此，本研究利用生物信息學(xué)方法對(duì)茶樹ANR基因家族進(jìn)行系統(tǒng)分析，為深入研究茶樹ANR基因以及培育高花青素茶樹新品種奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 茶樹ANR基因家族的鑒定

從茶樹基因組網(wǎng)站TPIA（http：//tpia.teaplant.org/index.html）下載‘舒茶早品種的基因組數(shù)據(jù)及其注釋文件，根據(jù)已報(bào)道的茶樹ANR基因序列，利用TBtool軟件［31］工具進(jìn)行全基因組搜索，剔除冗余序列后利用Pfam（http：//pfam.xfam.org）和 SMART（http：//smart.embl-heidelberg.de）對(duì)所有候選的茶樹ANR蛋白質(zhì)序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)域鑒定。

1.2 茶樹ANR蛋白理化性質(zhì)分析

通過(guò)在線分析工具ProtParam（http：//pfam.xfam.org）對(duì)CsANR蛋白序列進(jìn)行理化性質(zhì)分析，利用CBS 在線分析工具SignalP 5.0（https：//services.healthtech.dtu.dk/service.php？SignalP-5.0）和TMHMM Server v2.0（https：//services.healthtech.dtu.dk/service.php？TMHMM-2.0）對(duì)CsANR蛋白序列的信號(hào)肽、跨膜結(jié)構(gòu)域進(jìn)行分析，通過(guò)在線分析軟件ProtScale（https：//web.expasy.org/protscale/）對(duì)CsANR蛋白氨基酸序列的親疏水性進(jìn)行分析，并用在線軟件PSIPRED（http：//bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/）和Swiss-Model（https：//swissmodel.expasy.org/）對(duì)CsANR蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)和同源建模，Plant-mPLoc［32］軟件進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)。

1.3 茶樹ANR蛋白進(jìn)化樹的構(gòu)建

在phytozome 12 （https：//phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html） 網(wǎng)站上分別下載蘋果Malus pumila Mill.、葡萄Vitis vinifera L.、楊樹Populus L.的共20條ANR蛋白序列與鑒定出的茶樹ANR蛋白序列，利用ClustalX 1.83軟件［33］進(jìn)行同源比對(duì)，并采用MEGA X軟件［34］的相鄰連接法（neighbor-joining，NJ）構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹，校驗(yàn)參數(shù)BootStrap重復(fù)為1 000次，其他參數(shù)均為默認(rèn)值。

1.4 茶樹ANR基因啟動(dòng)子順式作用元件預(yù)測(cè)

根據(jù)各基因在基因組的序列位置，截取起始密碼子ATG上游2 000 bp序列用于順式作用元件分析，將啟動(dòng)子序列提交到PlantCare網(wǎng)站（http：//bioinformatI-cs.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/）進(jìn)行順式作用元件預(yù)測(cè)， 并利用TBtools軟件對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行可視化作圖。

1.5 茶樹ANR蛋白保守基序分析

利用MEME在線網(wǎng)站（https：//meme-suite.org/meme/doc/meme.html）對(duì)茶樹CsANR蛋白的保守基序進(jìn)行預(yù)測(cè)，參數(shù)預(yù)測(cè)數(shù)目設(shè)為10，長(zhǎng)度設(shè)為6～50，其他參數(shù)均為默認(rèn)設(shè)置。

1.6 茶樹ANR蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

運(yùn)用SOPMA軟件［35］預(yù)測(cè)茶樹ANR蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶樹ANR基因的全基因組鑒定

通過(guò)對(duì)已公布的茶樹ANR序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析，發(fā)現(xiàn)ANR基因家族共有6個(gè)保守結(jié)構(gòu)域，分別為 NmrA（PF05368）、3Beta_HSD（PF01073）、NAD_binding_10（PF13460）、NAD_binding_4（PF07993）、GDP_Man_Dehyd、Epimerase（PF01370）。最終從茶樹基因組中鑒定出21個(gè)ANR基因，根據(jù)其在染色體上的分布，分別命名為CsANR1～CsANR21，21個(gè)ANR基因的基本信息如表1所示。

2.2 茶樹ANR基因理化性質(zhì)的分析

對(duì)茶樹21個(gè)ANR基因的蛋白序列進(jìn)行理化性質(zhì)分析，結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，茶樹ANR基因家族成員的氨基酸大小、分子量及等電點(diǎn)差異較大。CsANRs基因家族成員的編碼序列長(zhǎng)度為864～1 884 bp，編碼的氨基酸數(shù)目為287～627個(gè)，相對(duì)分子量31.446～511.230 kDa，理論等電點(diǎn)5.14～9.27，脂溶系數(shù)75.41～101.94。不穩(wěn)定系數(shù)小于40的定義為穩(wěn)定蛋白，因此21個(gè)成員中有14個(gè)成員為穩(wěn)定蛋白，其余7個(gè)為不穩(wěn)定蛋白。

對(duì)21個(gè)ANR蛋白信號(hào)肽預(yù)測(cè)顯示CsANR蛋白均不含信號(hào)肽，說(shuō)明CsANRs蛋白為非分泌蛋白，不能引導(dǎo)蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。同時(shí)，亞細(xì)胞定位結(jié)果表明，21個(gè)成員中有8個(gè)成員定位于高爾基體，分別為CsANR1、CsANR5、CsANR6、CsANR8、CsANR9、CsANR11、CsANR13和CsANR19；CsANR2、CsANR10、CsANR15和CsANR16定位于細(xì)胞質(zhì)；CsANR3和CsANR12定位于葉綠體、細(xì)胞質(zhì)和高爾基體；CsANR7和CsANR17定位于葉綠體和細(xì)胞質(zhì)；CsANR4、CsANR14、CsANR18、CsANR20、CsANR21定位于葉綠體和高爾基體，說(shuō)明茶樹ANR家族主要在細(xì)胞器或細(xì)胞質(zhì)中行使功能?？缒そY(jié)構(gòu)域分析結(jié)果顯示有9條序列存在該結(jié)構(gòu)域，12條序列無(wú)跨膜結(jié)構(gòu)域。根據(jù)親水性總平均值大于零的為疏水蛋白，小于零為親水蛋白的劃分依據(jù)，有15個(gè)蛋白為親水性蛋白，6個(gè)為疏水性蛋白。

2.3 茶樹ANR系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建

為了分析茶樹ANR基因家族的進(jìn)化關(guān)系，選取蘋果（12 個(gè)）、葡萄（4個(gè)）、楊樹（4個(gè)）的 ANR基因，與本研究鑒定出來(lái)的茶樹21個(gè)ANR基因構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。結(jié)果如圖1所示，21個(gè)CsANRs基因可分為 7個(gè)亞族。茶樹有20個(gè)CsANRs基因全部聚在一起，而CsANR5單獨(dú)成為一個(gè)分支，說(shuō)明茶樹ANR基因家族大部分成員與其他物種的相似度較高。

2.4 茶樹ANRs基因啟動(dòng)子順式作用元件分析

如圖2，對(duì)茶樹ANR基因21個(gè)成員的啟動(dòng)子區(qū)分析發(fā)現(xiàn)，CsANRs基因除含有多個(gè)真核生物啟動(dòng)子必須的 CAAT-Box和 TATA-box元件之外，所有序列都含有光響應(yīng)元件、植物激素響應(yīng)元件，其中，13條序列含有厭氧誘導(dǎo)所必須的順式作用調(diào)控元件，7條序列含有茉莉酸甲酯響應(yīng)元件，部分序列含有低溫響應(yīng)元件、赤霉素響應(yīng)元件等，這些結(jié)果說(shuō)明 CsANRs基因在調(diào)節(jié)光吸收及抵御非生物脅迫方面可能具有重要作用。

2.5 茶樹ANR基因家族蛋白保守基序預(yù)測(cè)

對(duì)茶樹21個(gè)基因序列的保守基序分析結(jié)果如圖3所示。除CsANR5蛋白質(zhì)只包含motif1、motif2、motif4和motif5這4個(gè)基序外，其余20個(gè)序列均包含motif1、motif2、motif3、motif4和motif5，說(shuō)明motif1、motif2、motif4和motif5是ANR家族的重要保守基序。此外，除CsANR6、CsANR7、CsANR17 和CsANR21外，其他序列均有5個(gè)保守基序。CsANR6、CsANR7、CsANR17 和CsANR21分別含有6個(gè)、7個(gè)、6個(gè)、7個(gè)基序。

2.6 茶樹ANR 基因家族蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

對(duì)茶樹21個(gè)ANR蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)分析表明，CsANRs蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中主要以α-螺旋、無(wú)規(guī)則卷曲和延伸鏈結(jié)構(gòu)為主，β-轉(zhuǎn)角所占比例均較小。其中CsANR1、CsANR2、CsANR3、CsANR4、CsANR5、CsANR6、CsANR8、CsANR11、CsANR12、CsANR13、CsANR15、CsANR16、CsANR17、CsANR18和CsANR21均以α-螺旋結(jié)構(gòu)所占比例最大，占比為40.12%～50.14%，其次為無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)，占比29.97%～37.21%。CsANR7、CsANR9、CsANR14和CsANR19則以無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)占比最大，為39.07%～40.77%，其次為α-螺旋結(jié)構(gòu)，為37.32%～38.92%。CsANR10和CsANR20的α-螺旋結(jié)構(gòu)和無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)所占比例一樣，分別為38.90%和36.31%。

3 結(jié)論與討論

本研究通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)從‘舒早茶的全基因組中共鑒定出21個(gè)茶樹ANR基因，與前人從川桑［36］、芒果［37］和擬南芥［9］中分別鑒定出1、3、1個(gè)ANR基因相比，從茶樹中鑒定出來(lái)的ANR基因數(shù)量明顯多于川桑、芒果和擬南芥，這可能也是茶樹中花青素含量高于其他物種的原因。21個(gè)ANR家族基因分為7個(gè)亞家族。

對(duì)茶樹ANR蛋白理化性質(zhì)的分析表明，21個(gè)ANR蛋白中，15個(gè)為親水性蛋白，6個(gè)為疏水性蛋白，而親水性蛋白質(zhì)能夠有利于植物抵抗非生物脅迫的能力［38］。茶樹ANR蛋白亞細(xì)胞定位結(jié)果分析顯示，21個(gè)成員中有8個(gè)位于細(xì)胞質(zhì)中，其余13個(gè)成員主要位于葉綠體、細(xì)胞質(zhì)和高爾基體中，這可能與CsANR承擔(dān)的功能有關(guān)。花青素還原酶能將有色的花青素（矢車菊素、天竺葵素、翠雀素）還原成表兒茶素，然后通過(guò)向液泡轉(zhuǎn)運(yùn)聚合成為原花青素，而對(duì)花青素含量形成負(fù)調(diào)控作用［39-40］。

對(duì)茶樹ANR家族基因啟動(dòng)子響應(yīng)元件分析，結(jié)果顯示茶樹ANR基因的表達(dá)可能受到光響應(yīng)、防御和脅迫響應(yīng)、植物激素響應(yīng)（茉莉酸甲酯、生長(zhǎng)素、脫落酸及赤霉素）、低溫響應(yīng)元件等作用元件的調(diào)控，這些作用元件在植物生長(zhǎng)發(fā)育、響應(yīng)環(huán)境脅迫中發(fā)揮重要作用［41］。例如，脫落酸（ABA）調(diào)控種子萌發(fā)、植物發(fā)育以及生物和非生物脅迫響應(yīng)的關(guān)鍵過(guò)程，ABA通過(guò)觸發(fā)氣孔關(guān)閉，限制蒸騰作用中的水分流失，并調(diào)動(dòng)一系列基因，從而保護(hù)細(xì)胞免受長(zhǎng)期應(yīng)激中發(fā)生的氧化損傷［42-43］。趙磊［8］對(duì)ANR基因的研究表明，轉(zhuǎn)CsMYB5-2的煙草植物花中DMACA顯色的原花青素含量出現(xiàn)明顯的提高。對(duì)桑樹花青素還原酶基因MaANR表達(dá)量的測(cè)定表明，MaANR在桑葚中的表達(dá)量最高，而在其他部位和組織中的表達(dá)量極低，說(shuō)明MaANR基因的表達(dá)具有組織特異性［27］。

花青素還原酶是花青素生物代謝途徑中的關(guān)鍵酶，可催化花青素為黃烷醇類物質(zhì)，該酶通過(guò)調(diào)節(jié)植物不同組織中花青素的積累影響植物對(duì)光的吸收程度和葉面溫度，提高茶樹的防御力和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。本研究利用生物信息學(xué)方法鑒定茶樹中的ANR家族基因，同時(shí)，對(duì)其序列特征、基因結(jié)構(gòu)、亞細(xì)胞定位、蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等進(jìn)行系統(tǒng)分析，為更好地了解ANR基因在花青素生物代謝過(guò)程中的作用提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳偉， 呂曉杰， 宋曉敏， 等. ‘紫鵑茶樹紫葉和綠葉差異表達(dá)蛋白分析［J］. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2016， 31（3）： 230-235.

［2］ 楊琴， 趙磊， 劉亞軍， 等. 茶樹花青素還原酶的酶學(xué)特性研究［J］. 茶葉科學(xué)， 2013， 33（3）： 221-228.

［3］ MONDAL T K， BHATTACHARYA A， LAXMIKUMARAN M， et al. Recent advances of tea （Camellia sinensis） biotechnology［J］. Plant Cell， Tissue and Organ Culture， 2004， 785（76）： 195-254.

［4］ PRIYA P， VENKATACHALAM P， THULASEEDHARAN A. Molecular cloning and characterization of the rubber elongation factor gene and its promoter sequence from rubber tree （Hevea brasiliensis）： a gene involved in rubber biosynthesis［J］. Plant Science， 2006， 171（4）： 470-480.

［5］ LIN Y， TSAI Y J， TSAY J S， et al. Factors affecting the levels of tea polyphenols and caffeine in tea leaves［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2003， 51（7）： 1864-1873.

［6］ WANG Y X， LIU Z W， WU Z J， et al. Genome-wide identification and expression analysis of GRAS family transcription factors in tea plant （Camellia sinensis）［J］. Scientific Reports， 2018， 8（1）： 1-11.

［7］ DEVIC M， GUILLEMINOT J， DEBEAUJON I， et al. The BANYULS gene encodes a DFR-like protein and is a marker of early seed coat development［J］. The Plant Journal， 1999， 19（4）： 387-398.

［8］ 趙磊. 茶樹類黃酮合成轉(zhuǎn)錄因子篩選及ANR基因功能驗(yàn)證［D］. 合肥： 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2013.

［9］ 黃昕穎. 葡萄花青素還原酶（ANR）基因遺傳轉(zhuǎn)化優(yōu)質(zhì)黑米的研究［D］. 福州： 福建農(nóng)林大學(xué)， 2012.

［10］呂曉玲， 孫曉俠， 姚秀玲. 采用熒光化學(xué)發(fā)光法分析紫甘薯花色苷產(chǎn)品的抗氧化作用［J］. 食品與發(fā)酵工業(yè)， 2005（9）： 57-59.

［11］SINIA D P T， MARIA T S B. Anthocyanins： from plant to health［J］. Phytochemistry Reviews， 2008， 7（2）： 281-299.

［12］JOSHI R， RANA A， KUMAR V， et al. Anthocyanins enriched purple tea exhibits antioxidant， immunostimulatory and anticancer activities［J］. Journal of Food Science and Technology， 2017， 54（7）： 1953-1963.

［13］PANG Y Z， PEEL G J， WRIGHT E， et al. Early steps in proanthocyanidin biosynthesis in the model legume Medicago truncatula［J］. Plant Physiology， 2007， 145（3）： 601-615.

［14］ZHANG L S， SUN X M， WILSON I W， et al. Identification of the genes involved in anthocyanin biosynthesis and accumulation in Taxus chinensis［J］. Genes， 2019， 10（12）： 982.

［15］高晨曦， 黃艷， 孫威江. 茶葉中原花青素研究進(jìn)展［J］. 茶葉科學(xué)， 2020， 40（4）： 441-453.

［16］HUANG W， CHEN X， GUAN Q J， et al. Changes of alternative splicing in Arabidopsis thaliana grown under different CO2 concentrations［J］. Gene， 2019， 689： 43-50.

［17］SINGH K， RANI A， PAUL A， et al. Differential display mediated cloning of anthocyanidin reductase gene from tea （Camellia sinensis） and its relationship with the concentration of epicatechins［J］. Tree Physiology， 2009， 29（6）： 837-846.

［18］DONG W K， MA H L， CHEN C Y， et al. Overexpression of the OvBAN gene enhances the proanthocyanidin content in transgenic alfalfa （Medicago sativa L.）［J］. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant， 2020， 56（4）： 548-557.

［19］DIXON R A， XIE D Y， SHARMA S B. Proanthocyanidins： a final frontier in flavonoid research ［J］. New Phytologist， 2005， 165： 9-28.

［20］駱洋， 王弘雪， 王云生， 等. 茶樹花青素還原酶基因在大腸桿菌中的表達(dá)及優(yōu)化［J］. 茶葉科學(xué)， 2011， 31（4）： 326-332.

［21］鄭華坤， 黃志偉， 顏霜飛， 等. 茶樹花色素還原酶基因的克隆與原核表達(dá)［J］. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2008（6）： 620-624.

［22］鞠志剛， 蔣夢(mèng)星， 王文斌， 等. 苗藥艾納香花青素還原酶基因的克隆及其生物信息學(xué)分析［J］. 分子植物育種， 2018， 16（22）： 7270-7274.

［23］MARSHALL C M， TARTAGLIO V， DUARTE M， et al. The Arabidopsis sickle mutant exhibits altered circadian clock responses to cool temperatures and temperature-dependent alternative splicing［J］. The Plant Cell， 2016， 28（10）： 2560-2575.

［24］XIE D Y， SHARMA S B， DIXON R A. Anthocyanidin reductases from Medicago truncatula and Arabidopsis thaliana［J］. Archives of Biochemistry and Biophysics， 2004， 422（1）： 91-102.

［25］SHEN G A， PANG Y Z， WU W S， et al. Isolation and characterization of a putative anthocyanidin reductase gene from Ginkgo biloba［J］. Journal of Plant Physiology， 2006， 163（2）： 224-227.

［26］魯?shù)さぃ?譚政委， 李磊， 等. 紅花花青素還原酶基因ANR的克隆及表達(dá)分析［J］. 核農(nóng)學(xué)報(bào)， 2022， 36（3）： 517-526.

［27］李軍， 梁燕梅， 趙愛春， 等. 桑樹花青素還原酶基因MaANR的克隆和表達(dá)分析［J］. 蠶業(yè)科學(xué)， 2016， 42（4）： 570-575.

［28］陳春艷， 馬暉玲， 董文科， 等. 甘肅紅豆草BAN基因克隆與雙標(biāo)記選擇表達(dá)載體構(gòu)建［J］. 核農(nóng)學(xué)報(bào)， 2016， 30（10）： 1880-1888.

［29］PUNYASIRI P A N， ABEYSINGHE I S B， KUMAR V， et al. Flavonoid biosynthesis in the tea plant Camellia sinensis： properties of enzymes of the prominent epicatechin and catechin pathways［J］. Archives of Biochemistry and Biophysics， 2004， 431（1）： 22-30.

［30］駱洋. 茶樹花青素還原酶基因的原核表達(dá)［D］. 合肥： 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2011.

［31］CHEN C J， CHEN H， ZHANG Y， et al. TBtools： an integrative toolkit developed for interactive analyses of big biological data［J］. Molecular Plant， 2020，13（8）： 1194-1202.

［32］CHOU K C， SHEN H B. Plant-mPLoc： a top-down strategy to augment the power for predicting plant protein subcellular localization［J］. PLoS One， 2010， 5（6）： e11335.

［33］LARKIN M A， BLACKSHIELDS G， BROWN N P， et al. Clustal W and clustal X version 2.0［J］. Bioinformatics， 2007， 23（21）： 2947-2948.

［34］KUMAR S， STECHER G， LI M， et al. MEGA X： molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms［J］. Molecular Biology and Evolution， 2018， 35（6）： 1547-1549.

［35］GEOURJON C， DELEAGE G. SOPMA： significant improvements in protein secondary structure prediction by consensus prediction from multiple alignments［J］. Computer Applications in the Biosciences， 1995， 11（6）： 681-684.

［36］孟帥. 川桑原花青素合成關(guān)鍵酶基因LAR和ANR的鑒定與功能研究［D］. 重慶： 西南大學(xué)， 2019.

［37］TAN L， WANG M， KANG Y F， et al. Biochemical and functional characterization of anthocyanidin reductase （ANR） from Mangifera indica L.［J］. Molecules，2018， 23（11）： 2876.

［38］周輝， 宋莉， 趙德剛. 大腸桿菌HspQ基因的生物信息學(xué)分析［J］. 山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)， 2018， 37（5）： 57-61.

［39］波楊， 劉海霞， 牛鐵泉， 等. TRV介導(dǎo)的葡萄葉片VvANR基因瞬時(shí)表達(dá)分析［J］. 核農(nóng)學(xué)報(bào)， 2021， 35（4）： 826-836.

［40］HAN Y， VIMOLMANGKANG S， SORIA G R E， et al. Introduction of apple ANR genes into tobacco inhibits expression of both CHI and DFR genes in flowers， leading to loss of anthocyanin［J］. Journal of Experimental Botany， 2012， 63（7）： 2437-2447.

［41］楊芳， 楊仕梅， 羅雪， 等. 百脈根Hsp70s基因家族的生物信息學(xué)分析［J］. 山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)， 2020， 39（5）： 1-8.

［42］LEE S C， LUAN S. ABA signal transduction at the crossroad of biotic and abiotic stress responses［J］. Plant， Cell & Environment， 2012， 35（1）： 53-60.

［43］WASILEWSKA A， VLAD F， SIRICHANDRA C， et al. An update on abscisic acid signaling in plants and more［J］. Molecular Plant， 2008， 1（2）： 198-217.

（責(zé)任編輯：曾 晶）

Genome-Wide Identification and Analysis of ANR

Gene Family in Camellia sinensis

DUAN Lili1，2， LI Kuiyin*3

（1.College of Agriculture， Guizhou University， Guiyang 550025， China; 2.Journal Editorial Department， Guizhou University， Guiyang 550025， China; 3.College of Agriculture， Anshun University， Anshun 561000， China）

Abstract：

Anthocyanin reductase （ANR） is one of the key enzymes in the biosynthetic pathway of procyanidins. In order to improve the defense ability and adaptability of Camellia sinensis to the environment， ANR affects the light absorption and leaf surface temperature of Camellia sinensis by regulating the accumulation of anthocyanins in different Camellia sinensis tissue. Using bioinformatics analysis methods， we identified the members of the Csamellia sinensis ANR gene family from the ‘Shuchazao genome data， and analyzed the gene structure， protein physical and chemical properties， conservative motifs and homeopathic elements of the family members. The results showed that there were 21 members of the CsANR family， which were divided into 7 classes， containing multiple conservative motifs， encoding 287-627 amino acids， of which 15 proteins were hydrophilic proteins and 6 were hydrophobic proteins. Analysis of cis-elements of CsANR family genes showed that CsANRs genes contain light response， defense and stress response， plant hormone response （methyl jasmonate， auxin， abscisic acid and gibberellin） and low temperature response elements， indicating that the ANR gene family may play a role in plant growth and development and stress response. The results of this study can provide a basis for research on the function of Csamellia sinensis ANR genes.

Key words：

Camellia sinensis; anthocyanidin reductase; gene family; identification; analysis

收稿日期：2022-11-03

作者簡(jiǎn)介：段麗麗（1989—），女，編輯，在讀博士，研究方向：作物遺傳育種，E-mail：llduan1@gzu.edu.cn.