茶树HD2型组蛋白脱乙酰化酶基因的克隆及功能研究

Histone deacetylases play a key role in histone modifications to regulate the gene expression. HD2 protein is the plant-specific class of histone deacetylases. In model plants, the function of HD2 histone deacetylases were discussed. In this research, the gene regulation mechanism of histone modification will be studied using Camellia sinensis as material. The main contents: (1) A pair of specific primer will be designed by oligonucleotide high conservative sequence in plants to colon the CsHD2 histone deacetylase gene; (2) Subcellular localization of CsHD2-GFP fusion protein will be analyzed by fluorescence microscopy; (3) The CsHD2 gene expression level under normal condition and the abiotic stress will be detected; (4) An efficient tissue culture system will be developed for tea plant genetic transformation; (5) The CsHD2 gene over-expression and dsRNAi recombinant plasmid for plant genetic transformation will be constructed for studying the function of CsHD2 protein in tea. The function of the CsHD2 protein will be analyzed and the role of epigenetic in the regulation of tea growth and development process will be explained.

组蛋白脱乙酰化酶（Histone deacetylase，HDAC）介导的组蛋白乙酰化修饰是真核生物基因表达调控的重要方式。其中HD2型组蛋白脱乙酰化酶是植物特有的，对其功能的研究目前主要集中在模式植物。本项目以非模式植物-茶树为材料，研究HD2型组蛋白脱乙酰化酶的功能，主要内容包括：（1）根据已知HD2型HDAC的保守序列，设计简并性引物，克隆茶树CsHD2基因，并对其进行系统进化分析；（2）CsHD2基因的亚细胞定位及组织特异性表达分析，确定其时空特异性表达；（3）检测茶树幼苗中CsHD2基因在冷、高温、盐等非生物逆境胁迫条件下的表达模式；（4）建立茶树组织培养体系，奠定茶树遗传转化的基础；（5）构建CsHD2超表达和RNAi重组质粒并进行遗传转化，观察转基因后代的表型。本研究将明确茶树HD2型组蛋白脱乙酰化酶的功能，解释表观遗传修饰机制在茶树生长发育过程中的调控作用。

组蛋白脱乙酰化酶（Histone deacetylase，HDAC）介导的组蛋白乙酰化修饰是真核生物基因表达调控的重要方式。其中，HD2型组蛋白脱乙酰化酶是植物特有的。本项目以木本植物茶树为材料，克隆并分析了茶树HD2型组蛋白脱乙酰化酶的功能，主要内容包括：（1）根据24种植物中已知的HD2型HDAC的保守序列，设计简并性引物，克隆获得了茶树CsHD2C基因（GeneBank：KY364373），全长921bp，该基因编码306个氨基酸长度的蛋白质，系统进化分析发现其与葡萄和杨树中的HD2型组蛋白脱乙酰化酶亲缘关系最近；（2）CsHD2C基因的亚细胞定位及组织特异性表达分析表明，该基因定位于细胞核中，在茶树的叶片中的表达量最高，在根中的表达量最低，且在不同品种的茶树的一芽二叶中的表达量存在差异，但并不明显；（3）在茶树幼苗中，CsHD2C基因受ABA、NaCl和低温等非生物逆境胁迫的抑制表达；（4）萌发率和根长分析测定试验表明，茶树CsHD2C基因在拟南芥hd2c突变体中超表达能互补其对ABA和NaCl胁迫的敏感性。（5）以福鼎大白茶茶树的幼嫩叶片及胚根为材料，通过优化其原生质体分离过程中的材料、酶解液组成及酶解时间、纯化方法等影响因子，建立了最佳的茶树原生质体分离体系。综上所述，本项目研究表明茶树HD2型组蛋白脱乙酰化酶CsHD2C可参与茶树对ABA和NaCl等非生物逆境胁迫的响应过程。