華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團隊分析毛葉茶中高可可堿含量與高GCG含量的轉(zhuǎn)錄水平機制
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華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團隊分析毛葉茶中高可可堿含量與高GCG含量的轉(zhuǎn)錄水平機制

毛葉茶(Camellia ptilophylla )以可可堿為主要嘌呤生物堿,大部分單株不含咖啡堿,可作為開發(fā)低咖啡堿茶的原料。

2023年6月,Beverage Plant Research 期刊在線發(fā)表了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團隊題為 Differential accumulation mechanisms of purine alkaloids and catechins in Camellia ptilophylla, a natural theobromine-rich tea 的研究論文。

本研究主要通過HPLC檢測毛葉茶生物堿和兒茶素的組成差異,并通過有參轉(zhuǎn)錄組分析不同生物堿組成的毛葉茶在轉(zhuǎn)錄水平上的差異(轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)NCBI編號:PRJNA972319)。結(jié)果顯示,在研究的32株毛葉茶中,約有80%不含咖啡堿而含有不同含量的可可堿;在兒茶素組成上,TB(只含有可可堿,不含咖啡堿)中以GCG和GC兒茶素為主,而CAF(含有大量咖啡堿和少量可可堿)則以EGCG為主(圖1)。

圖1 毛葉茶TB和CAF主要次生代謝物含量

RNA-seq用于發(fā)現(xiàn)TB和CAF中嘌呤生物堿和兒茶素在轉(zhuǎn)錄水平上的潛在調(diào)控機制。結(jié)果顯示,相較于CAF,TB中的SAM途徑與AMP途徑更加活躍,這有助于合成咖啡因和可可堿的前體物質(zhì)——黃嘌呤核苷。同時,合成可可堿的MXMT 基因(7-甲基黃嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶)在TB中的表達量顯著上調(diào),與嘌呤生物堿降解相關(guān)的大量基因在TB中下調(diào)表達(圖2)。

圖2 嘌呤生物堿合成與降解通路以及相關(guān)基因表達

關(guān)于兒茶素合成,TB中的F3'H, F3'5'H 和SCPL1A 顯著上調(diào),但調(diào)控GC合成的LAR 卻無顯著變化,ANR 顯著下調(diào),推測毛葉茶中GCG含量與F3'H, F3'5'H 和SCPL1A 的上調(diào)和ANR 的下調(diào)有關(guān)。本研究篩選了與可可堿和GCG生物合成相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子,AP2/ERF-ERFs(TEA013405.1, TEA028649.1)和MYBs(TEA028555.1,TEA024836.1)的表達量與MXMT 的表達量具有強相關(guān)性。B3(TEA015867.1), GRF(TEA028352.1)以及AP2/ERF-ERF (TEA001056.1)的表達量與CsSCPL11-1 的表達量具有強相關(guān)性。

本文為研究毛葉茶中可可堿和GCG的積累提供了一定基礎(chǔ),為開發(fā)低咖啡因或高GCG茶樹品種提供參考,以滿足多樣化的市場需求。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院應(yīng)晨濤為第一作者,孫彬妹副教授與劉少群研究員為論文共同通訊作者,該工作得到了廣東省自然科學(xué)基金面上項目(2023A1515010786)及廣東省自然科學(xué)基金青年項目(2022A1515111141)的支持。

來源:中國茶葉學(xué)會

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