科学网—突破性的研究揭示了如何提高茶的健康益处

突破性的研究揭示了如何提高茶的健康益处

诸平

Fig. 1 New research reveals how Pi and JA pathways regulate catechin biosynthesis in tea, offering ways to improve tea quality. Key genetic regulators open up strategies to boost both tea’s health benefits and economic value.

Fig. 2 A model for CsPHRs-mediated catechin biosynthesis in tea. Credit: Horticulture Research

据《科技日报》（scitechdaily）网站2024年9月25日刊发来自南京农业大学科学研究院（Nanjing Agricultural University The Academy of Science）提供的消息，突破性的研究揭示了如何提高茶的健康益处（Groundbreaking Study Reveals How To Boost Health Benefits of Tea）。

一项新的研究强调了磷酸盐信号（phosphate signaling）和茉莉酮酸酯途径（jasmonate pathways）如何调节茶树中对健康有益化合物——儿茶素（catechin）的生物合成。

一项新的研究揭示了茶树中磷酸盐(Pi)信号{phosphate (Pi) signaling}和茉莉酮酸酯(JA)通路{jasmonate (JA) pathways}之间复杂的相互作用，揭示了它们如何控制儿茶素（catechins）的产生。这些化合物是茶的经济重要性和健康益处的关键。这项研究揭示了影响儿茶素合成的环境元素和激素因素。

儿茶素是茶叶中的关键活性成分，以其对糖尿病、癌症和心血管疾病等疾病的保护作用而闻名。然而，它们的生物合成对环境因素非常敏感，尤其是磷酸盐(Pi)的有效性，而磷酸盐在种植茶叶的土壤中通常是稀缺的。这种缺乏会破坏次生代谢物的积累，从而对茶叶质量产生不利影响。鉴于这些挑战，迫切需要了解在不同营养条件下控制儿茶素生产的分子机制。

关键转录因子及其作用（Key Transcription Factors and Their Roles）

该研究由浙江省农业科学院（Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, No. 198 Shiqiao Road, Shangcheng District, Hangzhou, China）等机构的科学家合作进行的，相关研究结果于2024年6月27日已经在《园艺研究》（Horticulture Research）杂志网站在线发表——Linying Li, Xueying Zhang, Da Li, Hui Su, Yuqing He, Zelong Xu, Yao Zhao, Yiyi Hong, Qingsheng Li, Ping Xu, Gaojie Hong. CsPHRs-CsJAZ3 incorporates phosphate signaling and jasmonate pathway to regulate catechin biosynthesis in Camellia sinensis. Horticulture Research, 2024, 11(8): uhae178. DOI: 10.1093/hr/uhae178. Published: 27 June 2024.

参与此项研究的除了来自浙江省农业科学院的研究人员之外，还有来自浙江大学（Zhejiang University, No. 886 Yuhangtang Road, Xihu District, Hangzhou, China）以及河南农业大学（Henan Agricultural University, No.15 Longzihu University Area, Zhengdong New District, Zhengzhou, China）的研究人员。

该研究探讨了茶树中磷酸盐信号传导和茉莉酮酸酯(JA)通路之间的复杂相互作用。研究人员确定了两个关键的转录因子，CsPHR1和CsPHR2{磷酸盐饥饿反应(phosphate starvation response简称PHR}，参与磷酸盐信号传导，以及茉莉酮酸酯途径中的抑制因子——CsJAZ3{茉莉酮酸酯ZIM-结构域(Jasmonate ZIM-domain简称JAZ)}。这些要素共同调节儿茶素的生物合成，以响应营养水平和激素信号，为茶叶品质的遗传控制提供了新的见解。

研究表明，磷酸盐缺乏激活了通过CsPHR1和CsPHR2参与儿茶素生物合成的关键基因，提高了CsANR1{花青素还原酶（anthocyanidin reductase, ANR)}和CsMYB5c{成髓细胞血症（Myeloblastosis, MYB)}的表达，这两个基因在儿茶素的产生中起着关键作用。此外，磷酸盐途径抑制因子CsSPX1被发现抑制CsPHR1和CsPHR2的作用，微调对磷酸盐可用性的反应。

磷酸盐和茉莉酮酸酯途径之间的相互作用（Interactions Between Phosphate and Jasmonate Pathways）

该研究进一步揭示了CsJAZ3与CsPHR1和CsPHR2相互作用，将茉莉酮酸酯信号与磷酸盐调控联系起来。这种相互作用对于平衡植物对营养胁迫和激素变化的适应性反应至关重要，从而影响儿茶素含量和整体茶叶品质。

通讯作者洪高杰博士（Dr. Gaojie Hong）评论说:“我们的研究揭示了一个复杂的调控网络，其中磷酸盐和茉莉酮酸酯途径交叉，控制茶树中儿茶素的生物合成。这些发现不仅加深了我们对茶叶代谢的理解，而且为通过精确的遗传和环境管理来提高茶叶质量提供了潜在的策略。”

CsPHRs-CsJAZ3调控模块的确定为茶叶行业开辟了重要的机遇。通过有策略地操纵这些途径，可以提高儿茶素水平，提高茶的质量和健康益处。这些发现可以为优化栽培实践的发展提供信息，以提高营养效率，最大限度地减少环境压力，提高茶叶的经济和营养价值，使其成为未来更可持续的作物。

本研究得到浙江省自然科学基金（Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China under Grant No. LQ23C020003 and LR22C020003）、中国国家自然科学基金 (National Natural Science Foundation of China under Grant No. 32272553)，浙江省品种选育种重大科技专项{Major Science and Technology Special Project of Variety Breeding of Zhejiang Province (2021C02067-7 and 2021C02064-6)}、农产品质量安全生物化学威胁治理国家重点实验室{State Key Laboratory for Managing Biotic and Chemical Threats to the Quality and Safety of Agro-products (2021DG700024-KF202102)}的资助。

上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。

Abstract

Catechins constitute abundant metabolites in tea and have potential health benefits and high economic value. Intensive study has shown that the biosynthesis of tea catechins is regulated by environmental factors and hormonal signals. However, little is known about the coordination of phosphate (Pi) signaling and the jasmonic acid (JA) pathway on biosynthesis of tea catechins. We found that Pi deficiency caused changes in the content of catechins and modulated the expression levels of genes involved in catechin biosynthesis. Herein, we identified two transcription factors of phosphate signaling in tea, named CsPHR1 and CsPHR2, respectively. Both regulated catechin biosynthesis by activating the transcription of CsANR1 and CsMYB5c. We further demonstrated CsSPX1, a Pi pathway repressor, suppressing the activation by CsPHR1/2 of CsANR1 and CsMYB5c. JA, one of the endogenous plant hormones, has been reported to be involved in the regulation of secondary metabolism. Our work demonstrated that the JA signaling repressor CsJAZ3 negatively regulated catechin biosynthesis via physical interaction with CsPHR1 and CsPHR2. Thus, the CsPHRs–CsJAZ3 module bridges the nutrition and hormone signals, contributing to targeted cultivation of high-quality tea cultivars with high fertilizer efficiency.

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