茶树紫芽中花青素累积的分子机理研究取得新进展
2019-01-16 作者: admin 来源: 未知 已阅读次
近日，中国农业科学院茶叶研究所茶树遗传育种团队成浩课题组与英国纽卡斯尔大学RobertEdwards教授合作对茶树紫芽中花青素累积的分子机理进行了研究，论文《A coupled role for CsMYB75 and CsGSTF1 in anthocyaninhyper-accumulation in purple tea》在线发表在植物学领域权威期刊《The Plant Journal》上。
紫芽茶树是一种叶色特异的茶树资源，紫色叶片组织富含花青素，该物质通过类黄酮途径在细胞质内质网中合成，最终以糖基化的形式储存在液泡中。课题组基于代谢组学、转录组学、QTL定位、转基因验证等技术方法，明确了受CsMYB75转录因子调控的CsGSTF1是专一性参与花青素累积的关键基因，其表达水平直接决定茶叶花青素的累积量。
该研究得到了国家自然科学基金、国家茶叶产业技术体系和所级科研业务费等项目的支持，主要获得以下结果：
（1）紫芽茶紫娟的紫化与花青素过表达有关，但是花青素过表达并非由于整个类黄酮合成途径的激活（因儿茶素含量并没有因花青素含量提高而提高），其下游合成或转运基因中应包含独立于儿茶素途径的专一性基因（图1）。
图1 紫娟与龙井43的表型差异、儿茶素、花青素含量比较
（2）转录组分析发现1个与拟南芥PAP1基因同源的MYB转录因子（CsMYB75，unigene017036）存在差异表达；谷胱甘肽转移酶CsGSTF1与其他与花青素积累相关的GSTF具有高度同源性（图2）；CsGSTF1基因表达与花青素含量呈极显著正相关，而与儿茶素含量呈负相关（图3A-D）。
（3）CsGSTF1与CsMYB75基因都位于第8连锁群上与一个叶色变异有关的关键QTL位点（图3E）。
图2 对CsGSTF1基因的进化树及序列比对分析
图3 对CsMYB75， CsGSTF1和BLC性状的全基因组关联研究
（4）基于烟草瞬时表达明确，过表达CsMYB75基因可以显著诱导CsGSTF1基因的表达（图4）；CsGSTF1转拟南芥tt19-8突变体研究表明，CsGSTF1能够回复拟南芥tt19-8突变体花青素缺乏的表型；研究还发现花青素在高光和蔗糖胁迫下能够起到保护叶绿素免受伤害的作用（图5）。
图4 基于烟草瞬时表达明确CsMYB75对CsGSTF1的调控
图5 高光、高糖胁迫下花青素对叶绿素的保护作用
该研究结果将为全面揭示茶树紫芽形成机理提供重要理论依据，并对今后进一步开展儿茶素在茶树新梢中的累积机制研究，提供十分重要的研究基础。
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责任编辑：千鹤茶苗