近日,國際著名期刊《Advanced Science》在線發表了安徽農業大學茶樹種質創新與資源利用全國重點實驗室夏恩華教授團隊題為“Natural Variation of COLD AND CATECHINS REGULATOR 1 Coordinately Fine-Tunes Cold Tolerance and Tea Quality in Tea Plants”的研究論文。該研究系統揭示茶樹新基因CCR1(COLD AND CATECHINS REGULATOR 1)協同調控茶樹耐寒性及兒茶素積累的分子機制,為茶樹抗逆與品質育種協同提升提供了新視角。
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低溫脅迫嚴重影響茶葉產量與品質。長期以來,茶樹耐寒性與品質性狀難以協同改良,二者遺傳耦合機制不清晰。為此,團隊收集了我國108份茶樹核心種質,通過連續兩年系統性測定其耐寒表型及12種品質相關代謝物含量,結合全基因組重測序與多性狀GWAS分析,定位到一因多效關鍵基因CsCCR1,功能證實CsCCR1正調控茶樹耐寒性與兒茶素積累。
研究表明,低溫誘導上游轉錄因子CsLUX與CsKUA1直接激活CsCCR1表達;CsCCR1一方面直接結合并激活CsCHS1、CsFLS1、CsSCPL4與CsSCPL5等兒茶素合成關鍵基因與新冷響應基因CsELIP1表達,另一方面與CsCBF1/3形成轉錄復合體,級聯增強下游基因表達,同步提升茶樹耐寒性與EGCG、EGC、EC的積累;而積累的兒茶素作為活性氧清除劑可有效緩解低溫對茶葉的氧化損傷。團隊還發現,CsCCR1編碼區A到C錯義突變(Q119P)增強蛋白與CsCBF1/3結合能力,導致CsCCR1C基因型茶樹具有更強的耐寒性與兒茶素含量,為分子標記輔助育種提供了新靶點。
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CsCCR1協同調控茶樹耐寒性與兒茶素積累的工作模型
茶樹種質創新與資源利用全國重點實驗室博士生王艷麗、童偉副教授、安徽農業科學院茶葉研究所吳瓊副研究員為共同第一作者,夏恩華教授為通訊作者。
http://doi.org/10.1002/advs.76225
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