南湖新聞網訊（通訊員 張泓）近日，華中農業(yè)大學園藝林學學院、果蔬園藝作物種質創(chuàng)新與利用全國重點實驗室茶樹種質資源與遺傳育種團隊在Genome biology上在線發(fā)表了題為“Differential epigenetic regulation by blue and UV-A light reveals the key role of CsSDG36-mediated H3K4 methylation in leaf development and secondary metabolism in Camellia sinensis”的研究論文。該研究首次系統(tǒng)揭示了藍光與UV-A通過組蛋白修飾調控茶樹葉片發(fā)育及品質成分合成的表觀遺傳機制，為“高山云霧出好茶”的古老諺語提供了科學依據。
作為我國重要的木本經濟作物，茶樹（Camellia sinensis （L.） O. Kuntze）在農業(yè)供給側改革、精準扶貧、鄉(xiāng)村振興等方面發(fā)揮著重要作用。2020年全國茶園的種植面積已達到4747.69萬畝，干毛茶產量298.6萬噸。
茶葉因其豐富的次級代謝產物（如兒茶素、咖啡堿和茶氨酸）具有極高的營養(yǎng)和健康價值。諺語“高山云霧出好茶”，表明環(huán)境因素與植物的風味形成和生理過程高度相關。然而，其背后的表觀遺傳機制尚不明確。
團隊以高海拔云霧環(huán)境能夠保留更多短波長的藍光和UV-A光為切入點，結合表觀基因組、轉錄組、生理組及代謝組等多組學手段，深入解析了不同波長光照下茶樹葉片結構發(fā)育及多種次生代謝物（包括黃酮類、茶氨酸、咖啡堿與β-胡蘿卜素等）的合成規(guī)律。結果顯示，藍光照射會顯著增加茶樹葉片的氣孔密度和葉肉組織厚度，而UV-A光則能提高葉綠素含量。同時，不同波長光照引起的組蛋白修飾模式變化，與茶樹中黃酮類、茶氨酸、咖啡堿等重要品質成分的差異性積累密切相關，凸顯了表觀遺傳調控在茶樹光響應中的關鍵作用。進一步功能研究指出，隱花色素和向光素在光適應過程中發(fā)揮多樣性調控作用。同時，組蛋白甲基轉移酶CsSDG36介導的H3K4位點甲基化被確認在光信號影響葉片發(fā)育和次生代謝物合成中具有關鍵作用。
此項研究通過構建藍光和UV-A光照條件下茶樹表觀遺傳修飾、轉錄組、生理組及代謝組響應的全景圖譜，深入闡釋了光受體與表觀遺傳機制的協(xié)同作用影響茶樹發(fā)育與品質。該成果為科學調控茶樹生長環(huán)境和優(yōu)化光照條件提供了科學依據，為茶樹優(yōu)質新品種培育開辟了新的基因及表觀遺傳調控靶點，以助力茶產業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和高質量生產。
華中農業(yè)大學園藝林學學院茶學系郭飛副教授為該論文的通訊作者，副教授王璞和博士研究生張泓為該論文的第一作者。華中農業(yè)大學茶學系倪德江教授和王郁講師參與了該論文的指導工作，已畢業(yè)碩士研究生葛悅、胡靜，碩士研究生陳彬睿，本科生陰永利也參與了本研究工作。該項目依托于華中農業(yè)大學果蔬園藝作物種質創(chuàng)新與利用全國重點實驗室平臺，受到國家重點研發(fā)計劃項目、云南省科技廳科技規(guī)劃項目和湖北省園藝作物種質資源項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s13059-025-03618-2
審核人 郭飛 王璞
