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氟化物通常会对植物的形态、生长和发育等方面产生不利影响。而茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]作为一种氟富集植物,比其它植物更具氟耐受性,但其耐性机制仍然有待研究。近年来,有研究发现电压门控氯离子通道(Voltage-gated Chloride Channel,CLC)超家族具有运输 Cl-、NO3-、F-等各种阴离子的功能,一些细菌中的CLC蛋白可以将F-转运出细胞以降低氟的毒害。为了解析茶树氟富集的机制,本文通过筛选和鉴定茶树CLC超家族基因,利用生物信息学手段对其进行了分析;通过外施不同浓度Cl-、F-处理茶树幼苗,检测CsCLCs在茶树不同组织的相对表达量,筛选出可能具有氟转运功能的CsCLCe基因,并对过表达CsCLCe型拟南芥在氟胁迫下进行功能验证,以此探究茶树的氟富集机理,为茶树的遗传改良提供理论依据。主要结果如下:1、从茶树基因组(登录号:GS200008)中鉴定出8个茶树CLC基因,并将其分别命名为CsCLCb-e、CsCLCf1-f2、CsCLCg1-g2。通过对基因结构进行分析发现,CsCLCs外显子数目从3到24不等,编码的蛋白结构包含2-10个跨膜结构域。此外,系统进化树的结果表明CsCLCs超家族可分为两个亚类,并发现亚类 Ⅱ 中的成员(CsCLCb-d、CsCLCg1-g2)包含 GxGIPE(Ⅰ),GKxGPxxH(Ⅱ)和PxxGxLF(Ⅲ)这三个典型的保守结构域,而亚类Ⅰ则显示不同的保守残基,分别发挥不同的功能。上述结果为进一步了解CsCLCs成员提供基本信息。2、不同浓度 Cl-(0、5、10 mM)、F-(0、0.14、0.28 mM)处理茶树幼苗后,检测CsCLCs在不同组织(根、茎、叶)及不同时间(0、6、12、24、48 h)下相对表达量,发现CsCLCs对Cl-和F-的响应出现亚功能化。其中CsCLCc和CsCLCg2(亚类Ⅱ)对Cl-处理更敏感,并可能参与Cl-的吸收和长距离运输;F-处理下 CsCLCe 和 CsCLCf1-f2(亚类Ⅰ 比 CsCLCb-d和 CsCLCg1-g2(亚类 Ⅱ)的响应更显著。3、从茶树中克隆出可能与氟转运相关的CsCLCe基因,包含碱基数为2,355 bp,编码784个氨基酸。CsCLCe的保守序列与亚类Ⅱ的成员有所不同,且与细菌CLCFs的进化关系较近。此外,过表达型拟南芥根系的亚细胞定位结果验证了该蛋白定位在质膜上。并且通过分析氟处理下的过表达型拟南芥株系,并和野生型株系进行对比,发现过表达型株系在氟处理下的萌发率和根长显著优于野生型,证明了过表达型株系更具耐氟性。综上所述,本文利用生物信息学技术研究了茶树CLC超家族的基本信息,结合CsCLCs超家族基因在氟、氯处理下的相对表达量,筛选出可能参与氟转远的候选基因,并克隆获得CsCLCe,进行异源表达并验证其耐氟性。实验结果不仅为了解茶树CLC成员提供了基本信息,而且为探索茶树氟富集的分子机制提供理论数据。