12月4日，果蔬園藝作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用全國重點實驗室、華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學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，研究結合遺傳學、代謝組學和生化分析方法，深入解析了茶樹的生化多樣性及其遺傳基礎。
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。對茶葉化學成分及其合成通路的解析關乎茶葉品質(zhì)提升，也是茶學領域的研究熱點之一。
該研究團隊開發(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組織(一芽一葉，第三葉)中測定到2800多種代謝物，并進一步構建了代謝物同分異構體和修飾網(wǎng)絡。研究結果顯示，茶葉代謝組中存在大量的?；?、糖基化和甲基化修飾，以酰基化反應最多，且其中的最大一類為沒食子?；?，這與大多數(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。利用大規(guī)模代謝物全基因組關聯(lián)分析(mGWAS)，該研究定位到和茶樹一芽一葉、三葉中代謝物關聯(lián)的數(shù)千個數(shù)量性狀位點(mQTL)。對主效QTL和熱點區(qū)間的深入挖掘結果表明，包含轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)運蛋白和生化反應合成酶等在內(nèi)的上百個基因在茶葉多樣性次生代謝通路中起關鍵作用;QTL熱點區(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，基于代謝物的結構鑒定，代謝網(wǎng)絡和遺傳分析，候選基因功能驗證，該研究結果進一步拓展了茶葉中類黃酮合成通路，且作者以兩個糖基轉(zhuǎn)移酶CsUGTa, CsUGTb和一個甲基轉(zhuǎn)移酶CsCCoAOMT的功能分析為例，闡述了代謝大數(shù)據(jù)的發(fā)掘和生物學應用。
這項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，為進一步探索植物天然代謝物的生物合成奠定了基礎。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃(2022YFF1003103)、國家自然科學基金國際合作與交流(3211101118)等項目的資助。
來源：華中農(nóng)業(yè)大學網(wǎng)站
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