茶树（Camellia sinensis）因为独特的风味和保健功效而在全世界范围内广泛种植。酯型儿茶素是茶叶中重要的次生代谢化合物，约占茶叶干重的8%-12%，不但对茶叶的风味品质形成具有重要贡献，同时还具有抗氧化、抗菌、抗病毒等作用。因此，挖掘酯型儿茶素的关键基因，对于明晰酯型儿茶素的合成路径以及开发富含酯型儿茶素的茶树品种都具有重要的意义。
2024年1月，Horticulture Research上线了（Advance Access）中国农业科学院茶叶研究所遗传育种创新团队题为Two shikimate dehydrogenases play an essential role in the biosynthesis of galloylated catechins in tea plants 的研究论文。
中国农业科学院茶叶研究所遗传育种创新团队一直致力于茶树正向遗传学的研究，早在2010年，研究团队通过人工杂交构建了‘龙井43’ב白毫早’的327株F1杂交群体，并构建遗传连锁图谱。近年，研究团队利用200K基因芯片技术对该遗传图谱标记数量进一步加密，获得高密度的茶树遗传图谱（Wei et al., 2022）。在本研究中，研究团队在2020~2022连续三年对‘龙井43’ב白毫早’杂交群体的儿茶素含量进行测定，鉴定到一个稳定且主效与酯型儿茶素指数相关的QTL（qGCI6.2），分别可解释群体变异系数8.7%（2020年）、14.73% （2021年）、15.80%（2022年）。该QTL位点比对到‘舒茶早’茶树参考基因组3号染色体78.01~81.66 Mb区间内，通过基因功能注释将四个莽草酸脱氢酶（CSS0042855、CSS0006477、CSS0027964、CSS0030581）鉴定为重要的候选基因。随后，结合生物信息学分析、不同组织基因表达量以及查阅文献进一步确定两个莽草酸脱氢酶CsSDH4, CsSDH3为候选基因。我们推测CsSDH4, CsSDH3能够催化生成没食子酸（Gallic acid，GA），而GA能够为酯型儿茶素提供没食子酰基，进而提高酯型儿茶素的含量。随后研究团队通过酶学实验、过表达番茄遗传转化、茶树基因沉默等方法验证了两个莽草酸脱氢酶CsSDH4, CsSDH3的生物学功能。该研究为通过分子生物学手段定向改良茶树酯型儿茶素的含量提供了理论基础。
中国农业科学院茶叶研究所在读博士研究生王留彬为论文第一作者，韦康研究员和王丽鸳研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然青年科学基金、现代农业产业技术体系建设专项资金的资助。
https://doi.org/10.1093/hr/uhae317
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https://doi.org/10.1093/hr/uhae304
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