近日，Horticultural Plant Journal在線發(fā)表了安徽農(nóng)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(zhuǎn)錄因子CsGLKs響應UV-B光信號調(diào)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(zhì)特性的重要次生代謝物質(zhì)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(guān)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(zhì)積累很可能與其葉色密切相關(guān)。轉(zhuǎn)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(diào)控作用，然而，關(guān)于GLKs如何響應光信號、是否參與調(diào)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(diào)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(zhì)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(zhuǎn)錄表達量降低；補充UV-B輻射，茶樹葉片中CsGLK1與CsGLK2轉(zhuǎn)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(shù)表明CsGLK1與CsGLK2啟動子能夠被CsHY5結(jié)合（圖1）。
Fig.1 Subcellular localization and CsHY5 regulation of CsGLKs
（2）CsGLK1和CsGLK2調(diào)控葉綠素合成關(guān)鍵酶編碼基因轉(zhuǎn)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(guān)鍵酶編碼基因（CsCHLH、CsHEMA1與CsPORA）的轉(zhuǎn)錄表達呈現(xiàn)高度相關(guān)性。進一步通過分子生物學分析，發(fā)現(xiàn)CsGLK1和CsGLK2能夠和CsLHCB、CsCHLH、CsHEMA1和CsPORA啟動子結(jié)合，調(diào)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(diào)控類黃酮合成途徑相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子和黃酮醇合成基因。茶園光質(zhì)試驗發(fā)現(xiàn)濾除自然光中UV-B組分，CsGLKs表達顯著下調(diào)，類黃酮（尤其是黃酮醇糖苷類物質(zhì)）含量顯著降低、類黃酮生物合成途徑關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因及關(guān)鍵酶編碼基因表達下調(diào)。進一步的分子分析表明，CsGLK1和CsGLK2可以結(jié)合CsMYB12、CsFLSa、CsDFRa和CsLARa基因啟動子，調(diào)控茶樹葉片中黃酮醇糖苷物質(zhì)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(zhì)試驗、生化分析與分子功能驗證等方法，發(fā)現(xiàn)CsGLK1和CsGLK2通過與CsHY5互作響應并介導UV-B光信號調(diào)控茶樹葉綠素和類黃酮合成。這些結(jié)果為我們深入了解植物的光調(diào)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(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所、中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社有限公司主辦的英文學術(shù)期刊?？d關(guān)于園藝作物種質(zhì)資源、遺傳育種、栽培技術(shù)、生理生化、基因組學、生物技術(shù)、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(nèi)外多個重要數(shù)據(jù)庫收錄，論文在SD網(wǎng)絡(luò)出版平臺實現(xiàn)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(nóng)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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