本網(wǎng)訊 近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋傳奎教授團(tuán)隊(duì)在《New Phytologist》期刊在線發(fā)表了題為“Glycoside-specific metabolomics reveals the novel mechanism of glycinebetaine-induced cold tolerance by regulating apigenin glycosylation in tea plants”的研究論文。該研究開(kāi)發(fā)了一種利用錐孔電壓誘導(dǎo)源內(nèi)裂解的糖苷特異性代謝組學(xué)方法，揭示了甜菜堿（GB）通過(guò)調(diào)節(jié)芹菜素糖苷化誘導(dǎo)茶樹(shù)耐寒性的新機(jī)制，拓寬了對(duì)糖苷化在植物抗寒作用的理解。
茶樹(shù)（Camellia sinensis）因其豐富的次生代謝物而被公認(rèn)為世界上最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，然而，近年來(lái)，全球氣候變化導(dǎo)致早春冷害和凍害頻繁發(fā)生，嚴(yán)重制約其生長(zhǎng)發(fā)育和生態(tài)分布，從而阻礙了茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)植物經(jīng)歷冷脅迫時(shí)，它們的代謝物會(huì)發(fā)生修飾，包括甲基化和糖苷化，這在調(diào)節(jié)各種次生代謝物的溶解度、穩(wěn)定性和生物活性方面尤為重要，并與植物對(duì)脅迫的耐受性密切相關(guān)。其中糖苷化是脅迫下影響次生代謝產(chǎn)物的關(guān)鍵修飾，受GB影響而調(diào)節(jié)植物脅迫耐受性。然而，糖苷的復(fù)雜性和檢測(cè)挑戰(zhàn)阻礙了我們對(duì)其在脅迫期間與GB代謝相互作用的調(diào)控機(jī)制的理解。
首先，本研究開(kāi)發(fā)了一種基于錐孔電壓誘導(dǎo)源內(nèi)裂解的糖苷特異性代謝組學(xué)方法，通過(guò)將靶離子范圍縮小94.3%，實(shí)現(xiàn)了茶樹(shù)中糖苷的精確和高通量檢測(cè)?；谠摲椒?，通過(guò)沉默茶樹(shù)中合成GB的甜菜堿醛脫氫酶（CsBADH1），發(fā)現(xiàn)60個(gè)糖苷離子會(huì)發(fā)生顯著變化，表明糖苷化可能會(huì)影響GB誘導(dǎo)的耐寒性。
為了進(jìn)一步研究哪些糖苷與GB介導(dǎo)的茶樹(shù)耐寒性有關(guān)，進(jìn)行糖苷特異性代謝組學(xué)與常規(guī)代謝組學(xué)聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)了一種受GB調(diào)節(jié)的冷反應(yīng)代謝物——異野漆樹(shù)苷。
最后，結(jié)合外源噴施和基因沉默試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)異野漆樹(shù)苷的前體物質(zhì)——芹菜素是一種新的耐寒代謝物，通過(guò)清除活性氧來(lái)增強(qiáng)茶樹(shù)耐寒性。這些發(fā)現(xiàn)不僅為研究GB-糖苷級(jí)聯(lián)效應(yīng)在茶樹(shù)耐寒性增強(qiáng)機(jī)制中的作用提供理論基礎(chǔ)，而且有助于拓寬我們對(duì)植物次生代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控抗逆性的理解。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一單位與通訊單位，茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年教師黃山和2022級(jí)碩士生張薩薩為論文第一作者，宋傳奎教授為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.20410
