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萜类吲哚生物碱（Terpenoid indole alkaloids,TIAs）是植物中重要的次级代谢产物,具有良好的抗肿瘤、抗疟疾和抗心律失常活性。异胡豆苷合酶（Strictosidine Synthase,STR）在吲哚类生物碱的合成过程中处于咽喉位置,对异胡豆苷合酶的研究对应用代谢工程的策略调控植物代谢流量至关重要。茶是世界公认的三大健康饮料之一,越来越多的研究表明,茶在保护人类健康方面具有重要作用。对茶树中的异胡豆苷合酶基因进行克隆,验证STR基因功能、并对其酶学性质以及表达特征进行研究,为人们对茶树中异胡豆苷合成酶基因的认识,进一步揭示茶叶的药用价值提供科学依据,同时对于茶叶保健产品的开发,进一步提高茶树的经济价值和增加农民收入具有重要意义。本研究从国家无性系良种舒茶早中克隆出4个CsSTR基因。利用异源表达系统对CsSTR基因进行了表达,并在体外对其催化合成异胡豆苷的功能进行了鉴定,最后利用q RT-PCR技术对CsSTR基因在不同器官,不同激素和胁迫环境条件下的表达特征进行了分析。主要结果如下:1.利用关键词在“云抗10号基因组数据库”中进行搜索获得茶树4个CsSTR基因的CDS序列,利用RACE技术成功得到4个编码STR基因全长序列,分别为CsSTR1、CsSTR2、CsSTR3、CsSTR4。全长分别为1393 bp、1337 bp、1134 bp、1384 bp。开放阅读框ORF分别为1208 bp、1173 bp、1134 bp、1128 bp。获得启动子序列CsSTR2pro,其长度为2175 bp。2.在目的基因克隆的基础上,构建了CsSTR2-pET30a（+）、CsSTR4-pET30a（+）、CsSTR2-pMALC2X、CsSTR4-pMALC2X原核表达载体转入大肠杆菌感受态诱导蛋白质表达;昆虫表达载体CsSTR2-pFast Bac1、CsSTR4-pFast Bac1转入昆虫细胞SF9;亚细胞定位载体:CsSTR2-pCAMBIA1302、CsSTR4-pBI121-GFP成功导入农杆菌GV1301用于转化洋葱表皮细胞;启动子表达载体CsSTR2pro-pCAMBIA1301成功导入农杆菌GV1301用于侵染拟南芥植株。3.通过多序列对比,以拟南芥为对照CsSTR1、CsSTR2、CsSTR3、CsSTR4分别处在不同的小分支上,CsSTR1与AT2G41290,CsSTR2和AT1G08470、AT5G22020,CsSTR3与AT3G59530,CsSTR4与AT3G57030具有很高的相似性。蛋白质序列分析显示,CsSTR与RsSTR同源性较低。利用最新公布的茶树品种舒茶早基因组数据库,对茶树中STR基因重新进行了鉴定。结果显示,茶树中STR基因以多基因家族的形式存在,通过全基因组分析鉴定出17个茶树STR基因家族成员。通过拟南芥、水稻STR成员系统进化树分析,结果可以将其分为5个亚家族。4.利用在线生物信息学分析网站,对CsSTR基因亚细胞定位进行分析。结果显示:CsSTR2主要定位在植物液泡膜外,CsSTR4主要定位于液泡膜。构建亚细胞定位载体CsSTR2-pCAMBIA1302、CsSTR4-pBI121-GFP,利用农杆菌侵染技术转化重组载体入洋葱表皮细胞共培养,荧光显微镜观察结果CsSTR2主要定位在植物细胞膜或细胞质,CsSTR4主要定位在细胞质内与生信预测结果相符。5.CsSTR的异源表达与酶活检测结果表明:对CsSTR2、CsSTR4的密码子偏好性进行分析,分别插入到表达载体pFast Bac1,并转入昆虫细胞进行诱导,大多以包涵体形式存在,CsSTR4上清中有少量可溶性蛋白存在;CsSTR3插入到表达载体pET-30a（+）中,并转入BL21（DE3）原核表达菌株中,在上清中可获得可溶性融合蛋白。利用HPLC对CsSTR3、CsSTR4可溶性融合蛋白的催化产物进行检测发现,两个融合蛋白具有STR酶的催化活性,能够催化异胡豆苷的体外合成。6.组织表达模式分析表明,CsSTR1在茶树各器官中的表达量较高,特别是在叶,花和芽组织中表达较高;CsSTR3在茶树第一叶中表达量较高,在其它组织中相对表达量较低;CsSTR2和CsSTR4在茶树不同组织中相对表达量都不高。对茶树CsSTR基因在不同胁迫处理后的表达模式分析表明:CsSTR1基因在低温诱导下先下调后上调,变化量明显;在干旱处理下,迅速上调到6 h达到最大值随后下调至对照前水平;高盐情况下,表达量迅速达到最大值,随后降回处理前水平;在激素处理下,MeJA使CsSTR1迅速上调,但变化不明显;ABA处理下,先下调后迅速上调;GA3处理6 h后表达量突然上调至最大值为对照的4倍,后骤降到处理前水平;创伤处理下,表达量迅速上调12 h达到最大值为对照组的8倍随后降到处理前水平。对于CsSTR2干旱、高盐和激素ABA处理表达量无明显变化;在MeJA、SA处理下表达量持续上调;GA3处理使表达量下调;在害虫取食和创伤下,表达量先下调后上调。对于CsSTR3基因的表达量的影响,低温下0-24 h持续下调,48 h突然上调至对照前的3.8倍,MeJA处理下表达量先上调至对照组3.6倍后下调到处理前水平,SA处理使表达量持续上调;害虫取食使表达量上调,只是时间变化表达量上调幅度有波动;对于CsSTR4在茶树中的表达起始量偏低在低温下表达量迅速上调随后下调至12 h降到最低值随后恢复到处理前水平,干旱和害虫取食处理下表达量突然上升,在激素处理下基因表达量无明显变化,创伤处理使表达量在6-24 h有下调出现。