安徽农大张照亮团队在黄化/白化茶树中茶氨酸积累的调控机制研究中取得进展机制

茶氨酸是决定绿茶品质最重要的代谢物之一。黄化和白化茶树品种新梢中积累了较高的茶氨酸，使得加工成的绿茶“鲜爽”味提升，深受市场欢迎。然而，为什么这些黄化或白化的茶树品种可以积累较高的茶氨酸在很大程度上是未知的。

2022年12月，Horticulture research上线了（Advance Access）安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室张照亮教授团队题为Haem Oxygenase 1 is a potential target for creating etiolated/albino tea plants (Camellia sinensis) with high theanine accumulation 的研究论文，初步解析了血红素加氧酶HO1在调控黄化或白化的茶树品种中茶氨酸高积累中的作用。

这项研究中，研究人员观察到，拟南芥血红素加氧酶1（HO1）编码基因的突变体hy1-100呈现黄化表型并且积累了较高水平的谷氨酰胺（茶氨酸的类似物，如下图1）。因此，他们鉴定了茶树中CsHO1，并发现CsHO1与其他植物中HO1在氨基酸序列和亚细胞定位上高度保守。重要的是，黄化茶树品种“黄魁”和白化茶树品种“黄山白茶”新梢中，CsHO1表达量远低于常规绿色茶树品种“舒茶早”。绿色、黄化和白化茶树品种新梢中CsHO1的表达水平与茶氨酸含量呈显著负相关关系。此外，不同茶树器官和不同时间点茶树新梢中CsHO1的表达水平也与茶氨酸积累呈负相关关系。同野生型拟南芥相比，突变体hy1-100对高浓度的茶氨酸敏感，且饲喂茶氨酸后，叶片中积累更多的茶氨酸。而在hy1-100表达CsHO1则恢复了hy1-100黄化和高积累茶氨酸的表型（如下图2）。进一步使用反义寡核苷酸（asODN）瞬时沉默茶树新梢中CsHO1表达，则显著增加了新梢中茶氨酸的积累。

图1 黄化的拟南芥和茶树叶片积累了较高水平的谷氨酰胺或茶氨酸

图2 hy1-100和CsHO1转基因hy1-100株系（CsHO1/hy1-100-1, CsHO1/hy1-100-2）中叶色、对茶氨酸的敏感性以及茶氨酸含量

本研究揭示了CsHO1发挥调控叶绿素合成和茶氨酸积累重要作用，为创制茶产业发展急需的黄化或白化茶树种质提供了靶标基因。此外，HO1在光敏色素发色团和CO的生物合成中具有多种功能，也是对抗活性氧的重要防御系统。这些过程对于叶绿体生物合成、光信号传导、光合作用、发育和胁迫耐受性至关重要。未来，我们需要进一步探索HO1调节氨基酸特别是谷氨酸和茶氨酸的积累的机制。

安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室博士后陈子平博士（已出站）、博士生林世嘉为该论文的共同第一作者，张照亮教授为该文的通讯作者。安农大宛晓春教授、沈周高副教授、杨天元副教授、以及中科院遗传发育所鲍时来研究员也参与了本研究。本研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金和安徽省人力资源和社会保障厅项目的支持。感谢南京农业大学生命科学学院沈文飚教授和谢彦杰教授提供拟南芥hy1-100 突变体材料。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac269

转自：“园艺研究”微信公众号

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