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他山之石 | 贵州大学科研团队揭示CsWRKY50-CsREM1-CsTSI基因模块在茶树干旱胁迫下抑制茶氨酸的合成

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干旱胁迫影响茶树茶氨酸的合成,但是对于其中的分子机制并不清楚。近日,贵州大学科研团队在植物科学国际权威学术期刊《植物生理》(Plant Physiology)发表了题为“The CsWRKY50-CsREM1-CsTSmodule inhibits theanine biosynthesis in tea plants under drought stress”的研究论文,揭示了干旱胁迫下茶树中茶氨酸生物合成分子调控模块CsWRKY50-CsREM1-CsTSI的作用机制。

研究发现,随着干旱胁迫时间的延长,茶树叶片中的茶氨酸含量及其合成关键酶基因CsTSI的表达量均显著下降。通过以CsTSI启动子为诱饵进行酵母单杂交(Y1H)筛选,并结合干旱胁迫下的转录组分析,研究团队发现一个B3家族转录因子CsREM1,其表达模式与茶氨酸含量及CsTSI表达呈显著正相关。

进一步的实验证实,CsREM1能够直接结合到CsTSI的启动子区域(特异性识别TATGTAGCTACACA motif),正向调控其转录,从而促进茶氨酸的合成。通过VIGS技术沉默CsREM1基因后,CsTSI的表达和茶氨酸含量显著降低;而瞬时过表达CsREM1则得到相反的结果。

为探究干旱抑制茶氨酸合成的上游机制,研究团队通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)发现,WRKY家族转录因子CsWRKY50的表达与干旱胁迫时长呈正相关。实验证明,CsWRKY50受干旱诱导上调后,能直接结合到CsREM1的启动子区(结合W-box motif TGACT),抑制其转录活性。这导致CsREM1CsTSI的正向调控作用被解除,最终抑制茶氨酸的合成。CsWRKY50的沉默或过表达实验,以及干旱胁迫下的表型验证,均支持了这一调控通路。

综上所述,该研究阐明了CsWRKY50CsREM1CsTSI这一核心模块在响应干旱胁迫、负调控茶氨酸生物合成中的关键作用,为理解环境胁迫影响茶叶品质的形成提供了重要的分子理论基础。

. CsWRKY50-CsREM1-CsTSI模块在茶树干旱胁迫下抑制茶氨酸合成的调控模型


    
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