安徽农大张照亮教授团队揭示茶氨酸调节茶树侧根发育的功能

茶氨酸（γ-glutamylethylamide）是茶树中特征性的非蛋白氨基酸，主要在茶树根部大量合成。茶氨酸的合成由I型谷氨酰胺合成酶样蛋白（GSI-like）茶氨酸合成酶CsTSI催化。前人的研究表明，GSI-like蛋白在真菌、拟南芥和苜蓿中具有调控孢子分裂、根发育的功能。这些GSI-like蛋白不能合成谷氨酰胺，而是合成某种尚未鉴定的代谢物。茶氨酸是第一个被鉴定的GSI-like蛋白的产物。然而，茶氨酸是否具有调控茶树发育的作用，尚未有报道。

2022年12月，Horticulture Research上线了（Advance Access）安徽农业大学张照亮教授团队题为Theanine, a tea plant specific non-proteinogenic amino acid, is involved in the regulation of lateral root development in response to nitrogen status 的研究论文。该研究初步揭示了茶氨酸响应氮素水平抑制侧根发育的功能。

研究显示，缺氮降低了茶树根中茶氨酸的积累，促进了茶树幼苗侧根的发育。外源茶氨酸饲喂处理显著抑制茶树幼苗和拟南芥侧根的发育。转录组分析的结果表明，茶氨酸饲喂处理显著诱导根中质外体途径相关基因特别是氧化还原途径的基因的表达。H2O2含量测定以及组化显色实验结果表明，茶氨酸饲喂处理降低了根中H2O2的积累。当茶氨酸和H2O2共处理时，茶氨酸抑制了H2O2对侧根发育的促进作用。进一步分析的结果表明，茶氨酸下调H2O2合成酶编码基因的表达水平，上调H2O2分解酶编码基因的表达。此外，茶氨酸也调控生长素合成与信号传导、细胞分裂与扩增、细胞壁重组等过程相关酶编码基因表达。

茶氨酸在根部合成，随后转出合成细胞，装载进入木质部，从根向地上部组织运输。茶氨酸的合成和转运过程都受到氮素水平的调控。值得注意的是，本研究中，外源处理使用的茶氨酸的浓度远低于茶树根细胞中茶氨酸的浓度，且茶氨酸合成与侧根原基形成均发生在中柱鞘细胞。推测，并不是茶氨酸合成细胞内积累的高水平茶氨酸调控侧根发育，而是响应氮素水平分泌到质外体途径的茶氨酸作为信号分子调控茶树侧根部的发育。

该项研究发现由CsTSI合成的茶氨酸可能通过抑制H2O2的积累动态调控不同氮素水平下茶树的侧根发育。这一研究不但发现了茶树中茶氨酸的新功能，解析了茶树侧根发育调控的新机制，也为解释其它生物中GSI-like蛋白调控发育的作用机制提供了新视角。

Figure 7. A proposed model for the involvement of theanine in regulation of lateral root development in response to nitrogen levels in tea plants.

安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室已毕业硕士研究生陈婷婷、在读博士生林世嘉以及陈子平博士为该论文的共同第一作者，张照亮教为该论文的通讯作者。茶树生物学重点实验室宛晓春教授、张劲松教授和杨天元副教授、南京农业大学徐国华教授等也参与了本研究。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhac267

转自：“园艺研究”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！