本网讯 近日，我校茶树种质创新与资源利用全国重点实验室张照亮与宛晓春等教授团队合作在国际知名植物学期刊《Plant Physiology》发表题为“CATIONIC AMINO ACID TRANSPORTER1 modulates amino acid distribution between stem and leaf in new shoots of tea plants”的研究论文。该研究揭示了茶树新梢茎叶间茶氨酸分配的分子调控机制，为通过分子育种及栽培措施提高茶叶品质提供了重要理论依据。

茶氨酸是一种茶树特有的非蛋白氨基酸，其含量占春茶游离氨基酸总量的40%-70%，是茶叶鲜爽滋味的主要物质，并具有抗焦虑、促睡眠、增强免疫力等健康功效而备受关注。它主要在茶树根部合成，并被运输到新梢。但在茶树新梢中嫩茎中的茶氨酸含量是嫩叶中的3-10倍（图1）。然而，很多茶叶，如抹茶、六安瓜片等只用嫩叶为原料，大部分乌龙茶加工过程的后期也需要“去梗”，不利于这些茶叶鲜味形成。因此阐明调控茶氨酸在茎和叶之间分布的分子机制，可以促进更多的茶氨酸向幼叶分配，进而提高茶叶品质。

图1不同茶树品种新梢第一茎和第一叶中的茶氨酸含量比较

研究团队发现不同茶树品种茶氨酸的茎/叶比值存在差异，表明茶氨酸在不同茶树品种的茎叶间的分配效率不同（图1）。通过转录组和基因表达分析，靶标到一个与茶树新梢茶氨酸的茎/叶比值高度相关的阳离子氨基酸转运蛋白1（CATIONIC AMINO ACID TRANSPORTER 1）编码基因CsCAT1。通过构建酵母互补实验体系，研究人员不仅证实CsCAT1具有茶氨酸转运活性，也可以转运多种其他氨基酸。亚细胞定位实验分析表明，CsCAT1定位于质膜，在茶氨酸跨质膜向内运输过程中起着重要作用。此外，CsCAT1主要在木质部薄壁组织（尤其是射线薄壁组织）和韧皮部薄壁细胞中高表达，暗示该基因可能参与调控运输过程中嫩茎中茶氨酸在木质部与韧皮部间的交换，同时为其提供氮源并实现茶氨酸的局部储存（图2）。

清明过后，茶氨酸在叶片中快速下降，茎部含量稳定，茶氨酸的茎/叶比值上升，而此时CsCAT1在茎中的表达上调2倍，在叶片中无显著差异。进一步通过反义寡核苷酸（asODN）抑制茎部CsCAT1表达后，叶片茶氨酸含量显著提高，茶氨酸的茎/叶比值显著降低。以上这些结果表明CsCAT1通过介导茎部茶氨酸的转运过程，对叶片中茶氨酸的积累起到负调控作用，进而在茶氨酸向叶片的分配调控中发挥作用。

图2 CsCAT1调控茶氨酸在茶树茎叶间分布的模型

该研究报道了，CsCAT1调节茶树新梢茶氨酸在茎和叶之间的分布的分子机制，为增加茶叶中茶氨酸含量提供了重要的理论依据。

我校茶树种质创新与资源利用全国重点实验室宛晓春教授和张照亮教授为论文通讯作者，张书沛、林世嘉和金瑞平为论文共同第一作者。重点实验室杨天元副教授，加拿大萨斯喀彻温大学Byung-Kook Ham教授等参与了该研究。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。（文图：张书沛 预审：张照亮 复审：郑雪林 终审：曹雷）

原文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaf255/8162310?searchresult=1