不同温度下CsbHLH14选择性剪切调控茶树单萜类香气物质生物合成的分子机理

Monoterpenoids are the most important secondary metabolites in tea plant (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) which determine the characteristics of tea product. Illustrating the biosynthesis and regulation mechanism of monoterpenoids is beneficial for improving the aroma of tea. In our previous study, a temperature-responsive transcription factor CsbHLH14 was found to undergo alternative splicing events, which may regulate the monoterpenoid biosynthesis in tea plants. In this study, the interaction relationships among transcripts produced by alternative splicing, monoterpenoids accumulation and temperature changes will be investigated via RT-qPCR and GC-MS. The function of CsbHLH14 transcripts in regulating monoterpenoids biosynthesis will be validated using over-expression in Arabidopsis thaliana and transient suppression expression in tea leaves. Moreover, the target genes of CsbHLH14 related to monoterpene biosynthesis will be explored by Chromatin Immuno-precipitation. The results will contribute to elucidate the function of CsbHLH14 in regulating monoterpenoids biosynthesis, and will uncover the regulatory mechanisms of gene networks and environments regulating monoterpenoids biosynthesis, which can provide a theoretical foundation for promoting the aroma quality in tea.

单萜类化合物是决定茶叶香气品质特征的主要茶树次生代谢产物之一，揭示单萜类的生物合成及调控机理对于提高成品茶的香气品质至关重要。申请人前期研究表明：茶树转录因子CsbHLH14可能受温度影响发生选择性剪切，进而参与单萜类香气物质的调控。本项目拟采用RT-qPCR和GC-MS技术，分析CsbHLH14选择性剪切产生的转录本与单萜类积累以及温度变化的关系；通过在拟南芥中过表达和茶树叶片中抑制表达CsbHLH14剪切体，研究CsbHLH14不同转录本的功能；利用染色质免疫共沉淀分离更多与单萜合成相关的CsbHLH14靶基因。研究结果将有助于解析CsbHLH14在茶树单萜类香气物质生物合成中的功能，揭示基因与环境、基因与基因网络调控茶树单萜类香气物质生物合成的机理，为最终实现茶叶香气品质调控奠定基础。

单萜类化合物是决定茶叶香气品质特征的主要茶树次生代谢产物之一，揭示单萜类的生物合成及调控机理对于提高成品茶的香气品质至关重要。本研究中，首先通过生物信息分析鉴定了单萜香叶醇合成的关键酶基因CsNudix26，并通过体外酶活和茶树叶片瞬时抑制表达验证了CsNudix26基因参与香叶醇的生物合成。顺式作用元件预测结果显示，CsNudix26启动子中包含转录因子bHLH结合的顺式作用元件E-Box。经LUC、Y1H、GUS活性测定等实验证实CsbHLH14能直接结合到CsNudix26基因的启动子并激活其转录表达。茶树叶片瞬时抑制表达CsbHLH14抑制了CsNudix26基因的表达，并且降低了茶树叶片香叶醇的含量。经实时定量分析和LUC活性测定验证了CsbHLH14.1是CsbHLH14的主体转录本，并CsbHLH14.1和CsNudix26及香叶醇响应植物激素MeJA、干旱和茶尺蠖取食胁迫；CsbHLH14.2和CsNudix26及香叶醇响应不同光照胁迫。研究结果将有助于解析CsbHLH14不同转录本与其靶基因CsNudix26调控茶树香叶醇生物合成的功能及作用机制，为最终实现茶叶香气品质调控奠定基础。