2021年1月，中国工程院主办的Frontiers of Agricultural Science and Engineering发表了题为Metabolic and Transcriptome Analysis Reveals Metabolite Variation and Flavonoid Regulatory Networks in Fresh Shoots of Tea (Camellia sinensis) over Three Seasons的论文。阅读全文请点击底部阅读原文。

南风，公众号：TeaGermplasmLab代谢组和转录组联合分析揭示不同季节茶树新梢的代谢物变异及类黄酮调控网络

该研究测定了江南茶区春、夏、秋三季茶树新梢的主要代谢物，并比较了三个季节基因表达量的差异。多元统计分析表明茶树新梢代谢物随季节的变化显著。类黄酮代谢通路中的大部分下游代谢物如儿茶素类及其衍生物的含量在春季最低，而儿茶素品质指数在春季最高。代谢相关网络和加权基因共表达网络表明类黄酮的生物合成是茶树次级代谢中的重要通路，其中TEA003334、TEA026406和TEA000421的功能有待进一步研究。

中国农业科学院茶叶研究所的陈亮研究员和马建强副研究员为通讯作者，蒋陈凯为第一作者，倪德江教授和姚明哲研究员参与了此项研究。该研究在国家自然科学基金（U19A2030、31500568）、现代农业产业体系建设专项资金（CARS-019）、中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-2017-TRICAAS）项目的资助下完成。

图1  三个季节茶树新梢代谢物PCA 得分图（a）、 PLS-DA 得分图（b）和PLS-DA 模型的十倍交叉验证（c）

本研究共检测了春、夏、秋三个季节90个茶样的100种特征代谢物。如图1所示， PCA和PLS-DA都说明春、夏、秋三个季节的茶树新梢的代谢物有显著差异。比较类黄酮代谢通路中主要代谢物含量和基因表达量在3个季节中的差异，该通路中的大部分下游代谢物含量在春季相对较低，说明在夏季的高温和强光下大部分类黄酮物质的生物合成比较活跃。

图2 三个季节不同品种儿茶素品质指数（a）和儿茶素品质指数均值（b）

儿茶素品质指数是衡量茶树新梢中儿茶素水平变异的质量指数。如图2所示，大部分茶树品种春季的儿茶素品质指数显著高于夏季和秋季。

图3 代谢物相关网络（a）和类黄酮代谢相关基因的共表达网络（b）

根据PCC构建代谢相关网络以探究代谢物之间的关系，共有284对代谢物的PCC > 0.6 (p < 0.05)。如图3a所示，苯甲酸位于网络的中心。将代谢组与转录组数据相结合，进一步探究调控类黄酮代谢基因的相互关系，如图3b所示，TEA003334、TEA026406和TEA000421很可能通过调控MYB-bHLH-WD40转录复合体调控类黄酮代谢结构基因的转录水平。