院茶叶所育种团队在《Advanced Science》发表茶叶品质与耐寒性协同调控重要成果
院茶叶所育种团队在《Advanced Science》发表茶叶品质与耐寒性协同调控重要成果
近日,国际著名期刊《Advanced Science》在线刊发安徽省农业科学院茶叶研究所茶树育种团队吴琼副研究员联合安徽农业大学夏恩华教授团队合作完成的最新研究成果,论文题为“Natural Variation of COLD AND CATECHINS REGULATOR 1 Coordinately Fine-Tunes Cold Tolerance and Tea Quality in Tea Plants”。研究系统解析茶树新基因CCR1协同调控耐寒性与儿茶素积累的分子机制,为茶树优质抗逆分子育种提供全新理论依据与分子靶点。
低温胁迫会大幅降低茶叶产量与风味品质。长期以来,茶树耐寒能力与品质相关性状存在遗传耦合瓶颈,二者协同调控的分子机制尚不明确。为攻克这一关键问题,省农科院茶叶研究所联合安徽农业大学茶树种质创新与资源利用全国重点实验室开展联合攻关。团队收集全国108份茶树核心种质资源,连续两年系统测定种质耐寒表型、12类品质代谢物含量,整合全基因组重测序、多性状全基因组关联分析(GWAS),成功定位一因多效核心基因CsCCR1,并通过系列功能试验证实该基因可同步正向调控茶树耐寒性与儿茶素合成积累。
机制研究表明,低温环境下上游转录因子CsLUX、CsKUA1可直接激活 CsCCR1表达;CsCCR1一方面直接结合并激活CsCHS1、CsFLS1、CsSCPL4、CsSCPL5等儿茶素合成关键基因,同时诱导冷响应基因CsELIP1表达;另一方面与低温核心调控因子CsCBF1/3形成转录复合体,逐级放大下游抗逆、品质相关基因表达信号,同步提升茶树抗寒能力与EGCG、EGC、EC等核心特征物质积累。富集的儿茶素可高效清除细胞活性氧,显著缓解低温带来的氧化损伤。研究还发现CsCCR1编码区A/C错义突变(Q119P)能够增强蛋白与CsCBF1/3的结合效率,携带CsCCR1C基因型的茶树耐寒性更强、儿茶素含量更高,该变异位点可直接应用于茶树分子标记辅助育种。
该成果为校所协同攻关产出的高水平创新论文,安徽省农业科学院茶叶研究所吴琼副研究员与安徽农业大学茶树种质创新与资源利用全国重点实验室博士生王艳丽、童伟副教授为共同第一作者,夏恩华教授为通讯作者,安徽省农业科学院茶叶研究所育种团队王文杰研究员共同参与研究工作。
论文原文链接:http://doi.org/10.1002/advs.76225
图1. 茶树耐寒与儿茶素积累协同调控候选基因鉴定
图2. CsCCR1协同调控茶树耐寒性与儿茶素积累的工作模型
—— 木兰茶故事茶艺师点评