华中农业大学茶学团队发布茶树化学多样性的遗传和代谢全景图

        果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、华中农业大学园艺林学学院闻玮玮教授课题组联合国内外多家单位结合遗传学、代谢组学和生化分析方法，深入解析了茶树的生化多样性及其遗传基础。相关研究成果发表于《Plant Biotechnology Journal》。该研究团队开发了茶树大规模靶向代谢物分析方法，在215份多样的茶树资源的两个组织（一芽一叶，第三叶）中测定到2800多种代谢物，并进一步构建了代谢物同分异构体和修饰网络。研究结果显示，茶叶代谢组中存在大量的酰基化、糖基化和甲基化修饰，以酰基化反应最多，且其中的最大一类为没食子酰化，这与大多数植物的代谢组修饰不同。其次，该研究揭示了茶树生化成分自然变异的遗传基础。利用大规模代谢物全基因组关联分析（mGWAS），该研究定位到和茶树一芽一叶、三叶中代谢物关联的数千个数量性状位点（mQTL）。对主效QTL和热点区间的深入挖掘结果表明，包含转录因子，转运蛋白和生化反应合成酶等在内的上百个基因在茶叶多样性次生代谢通路中起关键作用；QTL热点区间基因富集于类黄酮的生物合成途径。最后，该研究探索并验证了茶树类黄酮生物合成的通路。茶叶富含类黄酮化合物，基于代谢物的结构鉴定，代谢网络和遗传分析，候选基因功能验证，该研究结果进一步拓展了茶叶中类黄酮合成通路，且作者以两个糖基转移酶CsUGTa, CsUGTb和一个甲基转移酶CsCCoAOMT的功能分析为例，阐述了代谢大数据的发掘和生物学应用。这项研究提供了迄今为止最全的多样化的茶叶生化成分研究信息，为茶树品质的遗传改良提供了丰富的资源和工具箱，为进一步探索植物天然代谢物的生物合成奠定了基础。