的代謝Theanine- 一種獨特的非蛋白原氨基酸 - 是種植和生產過程中必要的生物學過程茶 (山茶花)這決定了茶質量。
提議的CSMYB73模型對CSGGT2和CSGGT4在“ Huangkui”的茶芽中介導的硫氨酸的積累負面調節,從黃色返回了綠色。藍色箭頭表示CSGGT2中涉及的硫氨酸代謝。橙色箭頭表示CSGGT4涉及的theanine代謝。黑色箭頭代表上調和下調的基因表達和硫氨酸含量。灰色箭頭代表積極的效果,灰色垂直線代表抑製作用。 GLU - 谷氨酰胺; CSGGT2和CSGGT4 - 來自茶廠的γ-谷氨酰基肽酶; CSMYB73 - 茶廠的轉錄因子。嵌入問號的橢圓體代表可能參與該模型的未驗證調節因素。在“黃庫葉”葉的黃色時期,對CSMYB73的顯著抑制進一步抑制了硫氨酸水解酶CSGGT2活性,並激活了硫氨酸合酶CSGGT4活性,從而導致茶芽中積累的硫氨酸水平較高。隨著茶從黃色到綠色,CSMYB73的上調會導致硫氨酸水解酶CSGGT2的活性增強,同時抑制硫氨酸合酶CSGGT4的硫氨酸合成。因此,這一過程最終導致“黃庫”芽中硫氨酸的積累水平的持續降低。圖片來源:張等。,doi:10.1093/hr/uhae012。
茶氨酸在茶葉中的積累是一個受環境因素和植物發育階段影響的動態過程。
儘管過去的研究已經確定了與其生物合成和分解有關的關鍵酶,但管理這些過程的精確轉錄調節仍然難以捉摸。
“作為經濟上重要的農作物,通常選擇茶葉來製作茶,具有良好的經濟價值和健康影響,” Anhui農業大學植物生物學家Manman Chang及其同事說。
“作為一種獨特的非蛋白質氨基酸,硫氨酸受環境條件和發育線索動態調節。”
“與穀氨酰胺類似,硫氨酸充當氮儲存和運輸的一種形式,並且在植物生長中具有重要的生理功能。”
他們補充說:“通常,硫氨酸主要是在根中合成的,該根部被運輸到幼葉和其他茶廠的組織中。”
“在葉片成熟期間,硫氨酸水平從幼葉到較老的葉子逐漸降低。”
“有充分的文獻證明,硫氨酸的積累受到季節,發展和環境影響等因素的強烈影響。”
“然而,負責硫氨酸生物合成和降解的分子機制尚未闡明。”
在他們的研究中,作者研究了特定基因和轉錄因子在確定硫氨酸積累中的作用,從而對茶葉植物生物學的分子基礎提供了新的見解。
他們專注於兩個關鍵酶CSGGT2和CSGGT4及其轉錄調節劑CSMYB73之間的功能差異。
通過生化測定,他們確定CSGGT4在硫氨酸合成中表現出明顯更高的催化效率,而CSGGT2則主要用作硫氨酸水解酶,破壞了硫氨酸。
先進的同源性建模和分子對接分析進一步揭示了這些酶之間的結構差異,從而解釋了它們的獨特作用。
值得注意的是,CSGGT4表現出對乙氨酸生物合成中的關鍵底物的對乙胺和谷氨酰胺的親和力。
進一步的分子研究表明,CSMYB73(一種核定位的轉錄因子)直接與CSGGT2和CSGGT4的啟動子結合,產生相反的調節作用:它激活CSGGT2,同時抑制CSGGT4,最終減少了茶氨酸在茶芽中的積累。
研究人員還觀察到,持續高水平的CSMYB73表達與CSGGT2活性增加並降低CSGGT4功能相關,導致硫氨酸含量降低。
這些發現揭示了一種控制硫氨酸代謝的複雜遺傳控制機制,並為茶培養中的精確育種打開了新的可能性。
Anhui農業大學的Jun Sun博士說:“我們的研究提供了對茶氨酸代謝的轉錄調節的全面理解。”
“通過揭示CSMYB73,CSGGT2和CSGGT4的作用,我們正在為可以提高茶質量的遺傳干預措施鋪平道路,這是一種巨大的經濟和文化重要性。”
這發現出現在期刊上園藝研究。
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Manman Chang等。 2024。CSMYB73負調節由CSGGT2和CSGGT4介導的茶氨酸積累(茶芽)(山茶花)。園藝研究11(3); doi:10.1093/hr/uhae012