12月4日，果蔬園藝作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院聞瑋瑋教授課題組聯(lián)合國內(nèi)外多家單位在Plant Biotechnology Journal雜志上發(fā)表了題為 “Depicting the genetic and metabolic panorama of chemical diversity inthe tea plant”的論文，研究結(jié)合遺傳學(xué)、代謝組學(xué)和生化分析方法，深入解析了茶樹的生化多樣性及其遺傳基礎(chǔ)。
茶者，南方之嘉木也。作為中國的名片，茶的豐富滋味和優(yōu)雅香氣，吸引了古今中外的無數(shù)茶客。茶葉富含多樣的次生代謝物，包括類黃酮、生物堿和萜類等，是其香氣和滋味的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。對(duì)茶葉化學(xué)成分及其合成通路的解析關(guān)乎茶葉品質(zhì)提升，也是茶學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了茶樹大規(guī)模靶向代謝物分析方法，在215份多樣的茶樹資源的兩個(gè)組織(一芽一葉，第三葉)中測(cè)定到2800多種代謝物，并進(jìn)一步構(gòu)建了代謝物同分異構(gòu)體和修飾網(wǎng)絡(luò)。研究結(jié)果顯示，茶葉代謝組中存在大量的?；?、糖基化和甲基化修飾，以酰基化反應(yīng)最多，且其中的最大一類為沒食子?；@與大多數(shù)植物的代謝組修飾不同。
其次，該研究揭示了茶樹生化成分自然變異的遺傳基礎(chǔ)。利用大規(guī)模代謝物全基因組關(guān)聯(lián)分析(mGWAS)，該研究定位到和茶樹一芽一葉、三葉中代謝物關(guān)聯(lián)的數(shù)千個(gè)數(shù)量性狀位點(diǎn)(mQTL)。對(duì)主效QTL和熱點(diǎn)區(qū)間的深入挖掘結(jié)果表明，包含轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和生化反應(yīng)合成酶等在內(nèi)的上百個(gè)基因在茶葉多樣性次生代謝通路中起關(guān)鍵作用;QTL熱點(diǎn)區(qū)間基因富集于類黃酮的生物合成途徑。
最后，該研究探索并驗(yàn)證了茶樹類黃酮生物合成的通路。茶葉富含類黃酮化合物，基于代謝物的結(jié)構(gòu)鑒定，代謝網(wǎng)絡(luò)和遺傳分析，候選基因功能驗(yàn)證，該研究結(jié)果進(jìn)一步拓展了茶葉中類黃酮合成通路，且作者以兩個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶CsUGTa, CsUGTb和一個(gè)甲基轉(zhuǎn)移酶CsCCoAOMT的功能分析為例，闡述了代謝大數(shù)據(jù)的發(fā)掘和生物學(xué)應(yīng)用。
這項(xiàng)研究提供了迄今為止最全的多樣化的茶葉生化成分研究信息，為茶樹品質(zhì)的遺傳改良提供了豐富的資源和工具箱，為進(jìn)一步探索植物天然代謝物的生物合成奠定了基礎(chǔ)。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFF1003103)、國家自然科學(xué)基金國際合作與交流(3211101118)等項(xiàng)目的資助。
來源：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)站
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