本网讯 近日，学校生物制造学院、生命科学学院、茶树种质创新与资源利用全国重点实验室凌俊杰团队联合北京大学现代农业研究院邓兴旺团队，在茶树咖啡因绿光调控与合成生物学方面取得重要进展，相关成果以“Integrated metabolomic and transcriptomic analysis reveals green light-promoted caffeine biosynthesis in Camellia sinensis (tea plant)”为题在国际知名期刊《Horticulture Research》发表。该研究通过代谢组学、转录组学及分子生物学等手段，揭示了绿光促进茶树咖啡因积累的分子机制，解析了“GL-CsbZIP43-CsTCS1”转录调控模块，并进一步在大豆中实现咖啡因生物合成途径的异源重构，不仅为茶树品质光质调控提供新的理论基础，同时也具有开发大豆咖啡因功能饮品的潜在价值。
咖啡因是茶树中重要的嘌呤生物碱，也是影响茶叶风味品质和生物学功能的重要次生代谢物。该研究以茶树品种“中茶108”为材料，通过不同光质处理结合代谢组和转录组联合分析发现，绿光显著促进茶树叶片中咖啡因及其生物合成相关代谢物的积累，并诱导咖啡因生物合成途径多个关键基因的表达。进一步通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选绿光响应候选转录因子，并结合相关基因表达和功能验证，最终鉴定出bZIP家族转录因子CsbZIP43是调控CF生物合成的重要转录因子，从而构建了“GL-CsbZIP43-CsTCS1-CF”调控模块（图1）。
图1. 绿光通过CsbZIP43-CsTCS1模块调控茶树CF生物合成的分子机制
进一步地，研究团队将茶树咖啡因生物合成关键酶基因 CsTCS1 和 CsTCS2 构建为双基因表达模块，并通过遗传转化导入原本不合成咖啡因的大豆。结果显示，在相关大豆材料中成功检测到咖啡因的合成。该结果不仅验证了茶树咖啡因生物合成关键基因的功能，也为利用作物底盘开展咖啡因的合成生物学研究提供了新的思路（图2）。
图2. 茶树CsTCS1-CsTCS2双基因模块在大豆中实现CF异源合成
学校为论文第一完成单位，学院博士研究生钱凯强、硕士郭志成（已毕业）、博士研究生高飞彪为论文共同第一作者，凌俊杰、徐米琪以及北京大学现代农业研究院邓兴旺为论文共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目（批准号：32488102, 32500243, 32571650）、茶树种质创新与资源利用全国重点实验室攻关项目及安徽省高校优青项目（批准号：2023AH030049）的资助。（文图：凌俊杰 初审：汪健 复审：薛挺 终审：夏利明）
论文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhag389
当前位置: