安徽农业大学揭示茶树咖啡碱合成调控机制

安徽农业大学揭示茶树咖啡碱合成调控机制

近日，安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室赵剑课题组在国际期刊《植物生物技术》发表题为《CsMYB184调控茶树咖啡碱合成分子机制》的研究论文，系统研究了MYB184调控茶树咖啡碱合成的分子机制。

咖啡碱是具有强兴奋神经作用的、应用最为广泛的植物类嘌呤生物碱。咖啡碱被誉为现代软饮料文化的核心，世界三大无酒精饮料茶、咖啡和可可的流行均得益于咖啡碱的存在。

咖啡碱是茶树特征性化合物之一，不仅对茶树逆境胁迫响应以及生殖生长具有重要作用，而且对茶叶品质形成至关重要。在茶树基因组中，茶咖啡碱合成酶1（TCS1）在幼嫩叶片中高表达来催化最后一步由可可碱的1-N位甲基化反应而合成咖啡碱。 TCS1是咖啡碱合成的限速酶基因。现代栽培茶树（包括大叶种和小叶种）中TCS1表达和咖啡碱积累虽然有差异，但多数不特别大，而且可可碱含量一般很低。

可可茶（Camellia ptilophylla）是一种天然咖啡碱合成缺陷突变体，属于一种茶树近缘种。通过大量转录组分析发现，可可茶中TCS1基因的表达显著低于常规栽培品种，这说明 TCS1表达水平变异也是可可茶中咖啡碱含量低的因素之一。比较可可茶和现代栽培茶树的TCS1启动子，并没有发现关键的MYB结合位点变异，因此推测TCS1基因表达下调可能是由于上游转录因子基因MYB184表达水平降低导致。对MYB184启动子序列分析发现，可可茶的MYB184基因启动子区有一个437-bp的LTR转座子插入，可能导致可可茶 MYB184的表达水平显著低于栽培茶树。此外，还发现在其他茶树野生近源种中，咖啡碱含量、TCS1和MYB184表达水平都显著低于现代栽培茶树，暗示了MYB184表达变异可能是茶树从野生近源种到栽培茶树进化过程中咖啡碱含量升高的原因之一，但具体分子机制还需要进一步研究。