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氮元素影響與茶葉風味相關的代謝產物積累模式調控多組學研究獲進展

作者:宋檢 時間:2022-12-07 來源:互聯網

茶起源于中國,中國是世界上*早發現和利用茶樹的國家,也是世界主要產茶國之一。茶產業已經成為我國國內消費和出口創匯的重要經濟支柱之一。在實際生產中,合理使用氮肥不僅能夠增加茶葉的產量,而且能夠提高茶葉中氨基酸、嘌呤類生物堿等化合物的含量,改善茶葉品質。前人研究表明,不同氮水平和氮形態(銨態氮,NH4+-N;硝態氮,NO3--N)對茶葉中代謝物的積累模式的影響具有顯著的差異,但是其中的調控機理仍不清楚。

中國科學院昆明植物研究所植物種質資源、基因組學與生物信息學團隊高立志研究組以一年生云南大葉茶苗(Camellia sinensis var. assamica)為研究材料,采用代謝組學和轉錄組學相結合的技術手段,對不同氮水平和氮形態下生長一定時期的茶苗的生理指標、代謝物積累和基因表達模式進行了深入的研究分析。研究發現,不同氮條件處理下,茶葉中黃酮類物質的積累及其相關基因的表達模式都表現出*為顯著的差異。缺氮條件下(ND),茶樹大量積累黃酮類物質,研究組推測這與ND中黃酮類物質合成基因,包括F3H, FNS, UFGT, bHLH35和bHLH36的高表達密切相關。與缺氮茶苗相比,提供氮元素(NO3, NH4 和NO)的茶苗葉片中顯著富集脯氨酸、茶氨酸和谷氨酰胺,尤其是在銨態氮處理的茶苗葉片中*為明顯。進一步的分析發現,作為耐銨和喜銨植物,在銨態氮處理的條件下,茶樹通過高效的氮吸收、運輸和同化以及活躍的蛋白質降解過程,大量富集茶葉風味物質茶氨酸以適應過量的銨離子,避免傷害。該研究為全面揭示不同氮水平和氮形態對茶葉中風味物質積累模式的調控機理奠定了重要基礎。

該研究成果以Metabolomics and Transcriptomics Analyses Reveal NitrogenInfluences on the Accumulation of Flavonoids and Amino Acids in Young Shoots of Tea Plant (Camellia sinensis L.) Associated with Tea Flavor 為題,發表于國際期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry。該研究得到國家自然科學基金、云南省應用基礎研究計劃、云南省創新團隊等的支持。

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