近日，Horticultural Plant Journal在線發(fā)表了安徽農業(yè)大學宛曉春團隊題為“GOLDEN 2-LIKE transcription factors regulate chlorophyll biosynthesis and flavonoid accumulation in response to UV-B in tea plants (Camellia sinensis) (轉錄因子CsGLKs響應UV-B光信號調控茶樹葉綠素合成與類黃酮積累)”的研究論文。
研究背景類黃酮化合物是決定茶葉品質特性的重要次生代謝物質之一，不僅影響茶葉健康功效，亦是茶湯口感、苦澀度與風味特征的關鍵決定因素。茶樹葉片類黃酮積累具有明顯的品種特異性，白化黃化茶樹葉片的類黃酮含量與組分比例顯著異于綠葉品種，暗示茶樹類黃酮物質積累很可能與其葉色密切相關。轉錄因子GOLDEN 2-like（GLK1與GLK2）屬于GARP家族，參與擬南芥根系感光綠化，在植物葉綠體發(fā)育與葉綠素合成等葉色變化方面發(fā)揮重要調控作用，然而，關于GLKs如何響應光信號、是否參與調控植物類黃酮代謝，尚無明確報道。
研究問題茶樹CsGLK1和CsGLK2介導UV-B光信號調控茶樹葉綠素和類黃酮的生物合成，影響茶樹葉色變化與次生代謝物質積累。
(資料圖片僅供參考)
（1）CsGLK1和CsGLK2通過與光信號蛋白CsHY5互作響應UV-B光信號。濾除自然光中的UV-B光信號波段，茶樹葉片CsGLK1與CsGLK2轉錄表達量降低；補充UV-B輻射，茶樹葉片中CsGLK1與CsGLK2轉錄表達量升高；序列克隆分析顯示CsGLK1與CsGLK2啟動子區(qū)域存在G-box光響應元件，Y1H、LUC、EMSA與ChIP分子生物學技術表明CsGLK1與CsGLK2啟動子能夠被CsHY5結合（圖1）。
Fig.1 Subcellular localization and CsHY5 regulation of CsGLKs
（2）CsGLK1和CsGLK2調控葉綠素合成關鍵酶編碼基因轉錄表達影響葉綠素合成。不同光信號處理下，CsGLK1和CsGLK2與光捕獲蛋白CsLHCB、葉綠素合成途徑關鍵酶編碼基因（CsCHLH、CsHEMA1與CsPORA）的轉錄表達呈現高度相關性。進一步通過分子生物學分析，發(fā)現CsGLK1和CsGLK2能夠和CsLHCB、CsCHLH、CsHEMA1和CsPORA啟動子結合，調控茶樹葉片葉綠素合成（圖2）。
Fig.2 Function analysis of CsGLKs regulating light harvesting and chlorophyll biosynthesis
（3）CsGLK1和CsGLK2調控類黃酮合成途徑相關轉錄因子和黃酮醇合成基因。茶園光質試驗發(fā)現濾除自然光中UV-B組分，CsGLKs表達顯著下調，類黃酮（尤其是黃酮醇糖苷類物質）含量顯著降低、類黃酮生物合成途徑關鍵轉錄因及關鍵酶編碼基因表達下調。進一步的分子分析表明，CsGLK1和CsGLK2可以結合CsMYB12、CsFLSa、CsDFRa和CsLARa基因啟動子，調控茶樹葉片中黃酮醇糖苷物質合成（圖3）。
Fig.3 Function analysis of CsGLKs regulating the flavonoid biosynthetic pathway
意義和創(chuàng)新性本研究以國家級良種‘舒茶早’茶樹為試驗材料，通過茶園光質試驗、生化分析與分子功能驗證等方法，發(fā)現CsGLK1和CsGLK2通過與CsHY5互作響應并介導UV-B光信號調控茶樹葉綠素和類黃酮合成。這些結果為我們深入了解植物的光調控機制提供新的認知。
END作者及團隊介紹柳旭陽為該論文的第一作者，劉琳琳和宛曉春為該文的通信作者。
基金介紹該研究獲得國家自然科學基金面上項目(32072623)，國家自然科學基金青年項目(31700611)的資助。
論文鏈接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014123000638
2022年“HPJ文章合集”
期刊簡介
Horticultural Plant Journal是由中國園藝學會、中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所、中國農業(yè)科學技術出版社有限公司主辦的英文學術期刊?？d關于園藝作物種質資源、遺傳育種、栽培技術、生理生化、基因組學、生物技術、植物保護、采后處理與利用等原創(chuàng)性研究論文、研究簡報及綜述等。HPJ已被SCIE、Scopus、BA&BP、DOAJ、CAB Abstracts、Food Science and Technology Abstract等國內外多個重要數據庫收錄，論文在SD網絡出版平臺實現全文開放獲取和在線預出版。2021年最新影響因子4.240，園藝學科Q1區(qū),植物學科Q1區(qū)。2022年中科院期刊分區(qū)（升級版）：在農林科學類位于1區(qū)，屬于Top期刊；園藝學類位于1區(qū)，植物科學類位于2區(qū)。
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