白化/黄化茶树是宝贵的茶树种质资源,由其新梢制成的绿茶茶氨酸含量高,茶汤鲜爽味浓郁,广受茶叶消费者青睐。但是,目前对于白化/黄化茶树新梢中高积累茶氨酸的代谢过程和分子机制尚无统一的认识,限制了白化/黄化茶树新品种的选育和高效利用。
在正常的茶树品种中,茶氨酸主要于冬季在根中合成和储存,于春季从根运输到新梢。该研究以五个白化/黄化品种(‘白叶1号’‘金镶玉’‘黄金芽’‘黄金叶’‘极白’)和一个绿色品种‘中茶108’为研究材料,比较了春季新梢中茶氨酸的含量。结果显示,白化/黄化茶树品种新梢中的茶氨酸含量显著高于‘中茶108’。该研究比较了这些品种冬季根中茶氨酸含量,发现白化/黄化茶树品种冬季根中茶氨酸含量与‘中茶108’相当或者更低,说明白化/黄化茶树冬季根合成茶氨酸的能力并不比绿色品种的根更强。
那么,白化/黄化茶树春季新梢是否具有更强的茶氨酸合成能力呢?茶氨酸的合成前体是乙胺和谷氨酸,而乙胺由丙氨酸脱羧合成。该研究分析了春季新梢中茶氨酸生物合成途径关键基因的表达,发现白化/黄化茶树品种新梢中,丙氨酸脱羧酶基因CsAlaDC 和谷氨酸合成酶基因CsGOGAT1 的表达水平显著高于‘中茶108’,且其表达量与茶氨酸含量高度正相关。更为重要的是,新梢中乙胺含量与茶氨酸含量也高度正相关。这些结果说明白化/黄化茶树春季新梢具有更强的茶氨酸合成能力,这对其高积累茶氨酸具有重要贡献。
本研究发现白化/黄化品种春季新梢中茶氨酸水解酶编码基因CsGGT2 的表达水平显著低于‘中茶108’,且其表达量与茶氨酸含量呈负相关趋势。这一结果支持前人的研究结论,说明白化/黄化茶树新梢中茶氨酸降解活性弱对其高积累茶氨酸也具有重要贡献。
图1 白化/黄化茶树新梢中高积累茶氨酸的代谢和分子机制
该研究为白化/黄化茶树新梢中高积累茶氨酸的机制提供了更全面的认识,对选育白化/黄化茶树新品种具有重要的指导意义。
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Beverage Plant Research 是一本开放获取的期刊,致力于传播饮料作物领域研究进展,专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论和观点。主题范围包括但不限于饮料植物生物学、品质与化学分析、饮料植物与人类健康等。本刊由中国农业科学院茶叶研究所、中国茶叶学会与Maximum Academic Press联合出版,期刊主编由中国农业科学院茶叶研究所陈宗懋院士与美国农业部农业研究局张大鹏教授共同担任。目前期刊已被Scopus、CABI等国际知名大型数据库收录。
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