近日，Horticultural Plant Journal在線發(fā)表了安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)宛曉春團(tuán)隊(duì)題為“GOLDEN 2-LIKE transcription factors regulate chlorophyll biosynthesis and flavonoid accumulation in response to UV-B in tea plants (Camellia sinensis) (轉(zhuǎn)錄因子CsGLKs響應(yīng)UV-B光信號(hào)調(diào)控茶樹(shù)葉綠素合成與類黃酮積累)”的研究論文。
研究背景類黃酮化合物是決定茶葉品質(zhì)特性的重要次生代謝物質(zhì)之一，不僅影響茶葉健康功效，亦是茶湯口感、苦澀度與風(fēng)味特征的關(guān)鍵決定因素。茶樹(shù)葉片類黃酮積累具有明顯的品種特異性，白化黃化茶樹(shù)葉片的類黃酮含量與組分比例顯著異于綠葉品種，暗示茶樹(shù)類黃酮物質(zhì)積累很可能與其葉色密切相關(guān)。轉(zhuǎn)錄因子GOLDEN 2-like（GLK1與GLK2）屬于GARP家族，參與擬南芥根系感光綠化，在植物葉綠體發(fā)育與葉綠素合成等葉色變化方面發(fā)揮重要調(diào)控作用，然而，關(guān)于GLKs如何響應(yīng)光信號(hào)、是否參與調(diào)控植物類黃酮代謝，尚無(wú)明確報(bào)道。
研究問(wèn)題茶樹(shù)CsGLK1和CsGLK2介導(dǎo)UV-B光信號(hào)調(diào)控茶樹(shù)葉綠素和類黃酮的生物合成，影響茶樹(shù)葉色變化與次生代謝物質(zhì)積累。
(資料圖片僅供參考)
（1）CsGLK1和CsGLK2通過(guò)與光信號(hào)蛋白CsHY5互作響應(yīng)UV-B光信號(hào)。濾除自然光中的UV-B光信號(hào)波段，茶樹(shù)葉片CsGLK1與CsGLK2轉(zhuǎn)錄表達(dá)量降低；補(bǔ)充UV-B輻射，茶樹(shù)葉片中CsGLK1與CsGLK2轉(zhuǎn)錄表達(dá)量升高；序列克隆分析顯示CsGLK1與CsGLK2啟動(dòng)子區(qū)域存在G-box光響應(yīng)元件，Y1H、LUC、EMSA與ChIP分子生物學(xué)技術(shù)表明CsGLK1與CsGLK2啟動(dòng)子能夠被CsHY5結(jié)合（圖1）。
Fig.1 Subcellular localization and CsHY5 regulation of CsGLKs
（2）CsGLK1和CsGLK2調(diào)控葉綠素合成關(guān)鍵酶編碼基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)影響葉綠素合成。不同光信號(hào)處理下，CsGLK1和CsGLK2與光捕獲蛋白CsLHCB、葉綠素合成途徑關(guān)鍵酶編碼基因（CsCHLH、CsHEMA1與CsPORA）的轉(zhuǎn)錄表達(dá)呈現(xiàn)高度相關(guān)性。進(jìn)一步通過(guò)分子生物學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)CsGLK1和CsGLK2能夠和CsLHCB、CsCHLH、CsHEMA1和CsPORA啟動(dòng)子結(jié)合，調(diào)控茶樹(shù)葉片葉綠素合成（圖2）。
Fig.2 Function analysis of CsGLKs regulating light harvesting and chlorophyll biosynthesis
（3）CsGLK1和CsGLK2調(diào)控類黃酮合成途徑相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子和黃酮醇合成基因。茶園光質(zhì)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)濾除自然光中UV-B組分，CsGLKs表達(dá)顯著下調(diào)，類黃酮（尤其是黃酮醇糖苷類物質(zhì)）含量顯著降低、類黃酮生物合成途徑關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因及關(guān)鍵酶編碼基因表達(dá)下調(diào)。進(jìn)一步的分子分析表明，CsGLK1和CsGLK2可以結(jié)合CsMYB12、CsFLSa、CsDFRa和CsLARa基因啟動(dòng)子，調(diào)控茶樹(shù)葉片中黃酮醇糖苷物質(zhì)合成（圖3）。
Fig.3 Function analysis of CsGLKs regulating the flavonoid biosynthetic pathway
意義和創(chuàng)新性本研究以國(guó)家級(jí)良種‘舒茶早’茶樹(shù)為試驗(yàn)材料，通過(guò)茶園光質(zhì)試驗(yàn)、生化分析與分子功能驗(yàn)證等方法，發(fā)現(xiàn)CsGLK1和CsGLK2通過(guò)與CsHY5互作響應(yīng)并介導(dǎo)UV-B光信號(hào)調(diào)控茶樹(shù)葉綠素和類黃酮合成。這些結(jié)果為我們深入了解植物的光調(diào)控機(jī)制提供新的認(rèn)知。
END作者及團(tuán)隊(duì)介紹柳旭陽(yáng)為該論文的第一作者，劉琳琳和宛曉春為該文的通信作者。
基金介紹該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(32072623)，國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(31700611)的資助。
論文鏈接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014123000638
2022年“HPJ文章合集”
期刊簡(jiǎn)介
Horticultural Plant Journal是由中國(guó)園藝學(xué)會(huì)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司主辦的英文學(xué)術(shù)期刊?？d關(guān)于園藝作物種質(zhì)資源、遺傳育種、栽培技術(shù)、生理生化、基因組學(xué)、生物技術(shù)、植物保護(hù)、采后處理與利用等原創(chuàng)性研究論文、研究簡(jiǎn)報(bào)及綜述等。HPJ已被SCIE、Scopus、BA&BP、DOAJ、CAB Abstracts、Food Science and Technology Abstract等國(guó)內(nèi)外多個(gè)重要數(shù)據(jù)庫(kù)收錄，論文在SD網(wǎng)絡(luò)出版平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全文開(kāi)放獲取和在線預(yù)出版。2021年最新影響因子4.240，園藝學(xué)科Q1區(qū),植物學(xué)科Q1區(qū)。2022年中科院期刊分區(qū)（升級(jí)版）：在農(nóng)林科學(xué)類位于1區(qū)，屬于Top期刊；園藝學(xué)類位于1區(qū)，植物科學(xué)類位于2區(qū)。
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