茶树是一种高富集氟的植物,主要通过根系从土壤中吸收氟而在叶片中累积,并通过饮茶进入人体,严重威胁茶叶质量安全和人体健康。根系主动吸收是茶树吸收富集氟主要途径,但是其跨膜吸收转运氟的机制尚不清楚。ABC转运蛋白可为植物在跨膜吸收养分元素过程中提供能量和跨膜转运通道,推测其在茶树根系跨膜吸收转运氟离子过程中发挥重要作用。因此,探明ABC转运蛋白介导茶树根系跨膜吸收氟的作用机制,调控茶树根系对氟的吸收富集,对保障茶叶质量安全具有重要意义。本文系统分析了氯离子对不同茶树品种吸收富集氟的影响;分析了氟对茶树根系ABC转运蛋白含量的影响;利用RNA-Seq技术分析了 ABC转运蛋白的差异表达基因,并对ABC转运蛋白基因进行表达模式、生物信息学及大肠杆菌异源体系等分析,为揭示ABC转运蛋白介导茶树根系跨膜吸收转运氟的微观机理提供了理论依据,主要结果如下:(1)茶树不同器官对氟的吸收富集规律不同,氟化钠处理前表现为:叶>茎>根的规律;而氟化钠处理后则表现为:叶>根>茎的规律。(2)氯促进了“舒茶早”对氟的吸收,而抑制了其余供试茶树品种对氟的吸收,说明氯对不同茶树品种吸收富集氟的作用机制有较大差异。(3)在转录组中,NR、GO和KEGG 3个数据库中共获得910条基因被注释为ABC转运蛋白,其中DEGs共51个。氟处理后,茶树根系中参与表达的DEGs最丰富,加入氯离子后DEGs数量显著降低。(4)GO功能分析显示,ABC转运蛋白在细胞组分上主要定位在膜系统上,分子功能中主要为与ATP结合或转运活性等,在生物过程中ABC转运蛋白主要有跨膜转运、组织形成、物质运输及信号响应等;在KEGG功能分析中,ABC转运蛋白途径(ko02010)中有10个途径分支被注释,其中有ABCA、ABCB、ABCC、ABCD和ABCG等5个亚家族,其中K05658途径在不同处理间都有DEGs,且涉及到的DEGs数目最多。(5)氟诱导了 ABC转运蛋白基因表达,显著增加了其蛋白量,使ATP水解释放能量、增加了电化学势能,促使大量氟离子跨膜吸收进入细胞内。(6)差异表达基因CsCL667在氟诱导下表达量显著上调,ABC转运蛋白对氟的转运能力增强,大量的氟得以进入细胞内累积;通过茶树氟离子转运蛋白验证了 ABC转运蛋白CsCL667具有转运氟的能力。(7)通过基因功能预测分析发现,CsCL667蛋白含有典型的ABC转运蛋白结构域,含有2个跨膜结构域的膜蛋白;系统进化树分析结果显示,CsCL667与茶树中氟离子转运蛋白CsFEX属于同一基因家族的不同分支上,可能具有相似的表达模式或类似的生物学功能。(8)通过大肠杆菌异源体系验证,发现CsCL667具有一定耐氟性,及外排氟离子的功能。