Клонирование и функциональный анализ гена антоцианин синтазы CsANS1 у пурпурно почкового чайного сорта 'Цзыцзюань'

Антоцианы проявляют разнообразную пользу для здоровья человека, включая антиоксидантное и противораковое действие, что делает их ключевой мишенью для функциональной селекции сельскохозяйственных культур. Антоцианинсинтаза (ANS) — ключевой фермент в биосинтезе антоцианов, как было показано, регулирует накопление антоцианов в различных культурах. Однако функциональные исследования генов ANS у чайного растения (Camellia sinensis) остаются ограниченными. В данном исследовании мы идентифицировали специфически высокоэкспрессируемый ген CsANS1 в пурпурных листьях чайного сорта 'Цзыцзюань' с помощью сравнительного транскриптомного анализа четырёх чайных сортов с различной окраской листьев. Анализ экспрессии генов показал, что экспрессия CsANS1 в 'Цзыцзюань' была достоверно выше, чем у других сортов и других членов семейства ANS (CsANS2 и CsANS3) у чайного растения. Анализ тканеспецифической экспрессии дополнительно продемонстрировал, что CsANS1 проявлял наивысший уровень экспрессии в листьях 'Цзыцзюань', показывая тенденцию к первоначальному увеличению, а затем снижению по мере развития почек и листьев. Филогенетический анализ показал, что последовательность сходства среди копий гена ANS внутри вида выше, чем среди гомологов межвидового уровня, и все члены семейства ANS чая обладают высококонсервативным доменом Fe(II)/2OG-диоксигеназы. Сравнительный анализ секвенирования генов и предсказания третичной структуры белка выявили две нонсенс-мутации в кодирующей области CsANS1 у 'Цзыцзюань', причём аминокислотный вариант в позиции 165 потенциально влияет на локальную конформацию белка. После нокдауна гена CsANS1, опосредованного вирус-индуцированным сайленсингом генов (VIGS), содержание антоцианов в побегах 'Цзыцзюань' достоверно снизилось, сопровождаясь осветлением окраски листьев. В заключение, данное исследование подтверждает, что CsANS1 является ключевым геном, регулирующим высокоуровневое накопление антоцианов в почках и листьях 'Цзыцзюань', предоставляя важную молекулярную мишень для селекции высокоантоциановых чайных сортов.