中茶所首次从细胞与分子层面阐明茶树芽叶发育的动态调控网络

450阅读 2026-03-03 16:51 权威

近日，中国农业科学院茶叶研究所茶树种质资源创新团队利用多组学联合分析揭示了茶树芽叶发育与品质形成调控机制，相关成果以“Integrated single-nucleus transcriptomic and metabolomic insights into bud-to-leaf development and metabolite synthesis in tea plant”为题，在线发表在农林科学SCIE1区Horticulture Research期刊。

该研究发现，在芽到叶的发育过程中，细胞类型比例呈现动态变化，光合作用相关细胞比例随叶片发育而逐渐上升，而分生组织细胞比例相应下降，表明发育进程向光合功能倾斜。伪时间轨迹分析进一步识别出细胞分化的四个关键分支点，其中分支点4与叶片发育相关基因（如CsNGA、CsHAT2）的上调密切相关，推动了叶片的形态建成。

代谢组学分析揭示了代谢物的阶段特异性积累模式，植物激素如生长素（IAA）、脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）和细胞分裂素（CK）在芽中含量较高，随叶片发育而下降；而赤霉素（GA8）则呈现上升趋势。次生代谢物方面，类黄酮（如黄酮醇和儿茶素）在叶片中持续积累，而茶氨酸等氨基酸则在芽中富集，随发育进程减少。这些积累模式与代谢物的生物学功能高度相关，例如类黄酮增强抗逆性，叶绿素支持光合作用。

此外，研究验证了多个关键调控因子的功能，CsmiRNA396b通过靶向CsGRF1/2/3基因，负调控叶片大小，拟南芥过表达实验证实其抑制叶片生长；CsUGT94P1在体外能够催化黄酮醇形成黄酮醇糖苷，促进黄酮醇糖苷的积累，进而影响茶叶的苦涩风味；TCP转录因子CsTCP3与CsTCP14表现出拮抗作用。II类因子CsTCP3随叶片发育表达上升，促进类黄酮合成并抑制叶片扩展；而I类因子CsTCP14表达下降，抑制类黄酮积累但促进叶生长。

研究首次从细胞与分子层面系统阐明了茶树芽叶发育的动态调控网络，填补了茶树细胞类型特异性代谢调控的研究空白。

赵学成助理研究员和在读硕士徐晓莹为该论文的第一作者，陈亮研究员和姚明哲研究员为通信作者。研究得到了中国农业科学院科技创新工程、浙江省自然科学基金等项目支持。

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