本網(wǎng)訊 近日，我校茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張照亮與宛曉春等教授團(tuán)隊(duì)合作在國(guó)際知名植物學(xué)期刊《Plant Physiology》發(fā)表題為“CATIONIC AMINO ACID TRANSPORTER1 modulates amino acid distribution between stem and leaf in new shoots of tea plants”的研究論文。該研究揭示了茶樹(shù)新梢莖葉間茶氨酸分配的分子調(diào)控機(jī)制，為通過(guò)分子育種及栽培措施提高茶葉品質(zhì)提供了重要理論依據(jù)。
茶氨酸是一種茶樹(shù)特有的非蛋白氨基酸，其含量占春茶游離氨基酸總量的40%-70%，是茶葉鮮爽滋味的主要物質(zhì)，并具有抗焦慮、促睡眠、增強(qiáng)免疫力等健康功效而備受關(guān)注。它主要在茶樹(shù)根部合成，并被運(yùn)輸?shù)叫律摇５诓铇?shù)新梢中嫩莖中的茶氨酸含量是嫩葉中的3-10倍（圖1）。然而，很多茶葉，如抹茶、六安瓜片等只用嫩葉為原料，大部分烏龍茶加工過(guò)程的后期也需要“去?！?，不利于這些茶葉鮮味形成。因此闡明調(diào)控茶氨酸在莖和葉之間分布的分子機(jī)制，可以促進(jìn)更多的茶氨酸向幼葉分配，進(jìn)而提高茶葉品質(zhì)。
圖1不同茶樹(shù)品種新梢第一莖和第一葉中的茶氨酸含量比較
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)不同茶樹(shù)品種茶氨酸的莖/葉比值存在差異，表明茶氨酸在不同茶樹(shù)品種的莖葉間的分配效率不同（圖1）。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組和基因表達(dá)分析，靶標(biāo)到一個(gè)與茶樹(shù)新梢茶氨酸的莖/葉比值高度相關(guān)的陽(yáng)離子氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（CATIONIC AMINO ACID TRANSPORTER 1）編碼基因CsCAT1。通過(guò)構(gòu)建酵母互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)體系，研究人員不僅證實(shí)CsCAT1具有茶氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)活性，也可以轉(zhuǎn)運(yùn)多種其他氨基酸。亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)分析表明，CsCAT1定位于質(zhì)膜，在茶氨酸跨質(zhì)膜向內(nèi)運(yùn)輸過(guò)程中起著重要作用。此外，CsCAT1主要在木質(zhì)部薄壁組織（尤其是射線(xiàn)薄壁組織）和韌皮部薄壁細(xì)胞中高表達(dá)，暗示該基因可能參與調(diào)控運(yùn)輸過(guò)程中嫩莖中茶氨酸在木質(zhì)部與韌皮部間的交換，同時(shí)為其提供氮源并實(shí)現(xiàn)茶氨酸的局部?jī)?chǔ)存（圖2）。
清明過(guò)后，茶氨酸在葉片中快速下降，莖部含量穩(wěn)定，茶氨酸的莖/葉比值上升，而此時(shí)CsCAT1在莖中的表達(dá)上調(diào)2倍，在葉片中無(wú)顯著差異。進(jìn)一步通過(guò)反義寡核苷酸（asODN）抑制莖部CsCAT1表達(dá)后，葉片茶氨酸含量顯著提高，茶氨酸的莖/葉比值顯著降低。以上這些結(jié)果表明CsCAT1通過(guò)介導(dǎo)莖部茶氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，對(duì)葉片中茶氨酸的積累起到負(fù)調(diào)控作用，進(jìn)而在茶氨酸向葉片的分配調(diào)控中發(fā)揮作用。
圖2 CsCAT1調(diào)控茶氨酸在茶樹(shù)莖葉間分布的模型
該研究報(bào)道了，CsCAT1調(diào)節(jié)茶樹(shù)新梢茶氨酸在莖和葉之間的分布的分子機(jī)制，為增加茶葉中茶氨酸含量提供了重要的理論依據(jù)。
我校茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宛曉春教授和張照亮教授為論文通訊作者，張書(shū)沛、林世嘉和金瑞平為論文共同第一作者。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊天元副教授，加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)Byung-Kook Ham教授等參與了該研究。該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。（文圖：張書(shū)沛 預(yù)審：張照亮 復(fù)審：鄭雪林 終審：曹雷）
原文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaf255/8162310?searchresult=1
