本網(wǎng)訊 近日，我校茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李鵬輝教授團(tuán)隊(duì)在《Plant Biotechnology Journal》期刊在線(xiàn)發(fā)表了題為“JA Regulates Caffeine Biosynthesis in Tea Leaf for Resistance Against Fungal Infection and Antagonises With GA to Balance the Defence-Growth Trade-Off Via CsDELLA-JAZ-MYC2-MYB184-TCS1 Module”的研究論文，揭示了茉莉酸（JA）與赤霉素（GA）拮抗調(diào)控咖啡堿介導(dǎo)的茶樹(shù)先天免疫防御分子機(jī)制，以及茶樹(shù)在生長(zhǎng)和發(fā)育的權(quán)衡。
咖啡堿是世界三大無(wú)酒精飲料（茶、咖啡和可可）的核心風(fēng)味物質(zhì)，具有興奮神經(jīng)中樞、緩解壓力、提高注意力等生理功能，已經(jīng)成為重要的食品、藥品功能性營(yíng)養(yǎng)添加劑?？Х葔A還具有較強(qiáng)的廣譜抑菌、抗蟲(chóng)活性，是茶樹(shù)等植物的基礎(chǔ)免疫防御系統(tǒng)的重要成分。然而，咖啡堿在植物應(yīng)對(duì)外界生物脅迫的生理功能，以及咖啡堿合成如何響應(yīng)生物脅迫等還尚未完全解析。此外，當(dāng)植物遭受生物脅迫時(shí)，大量次生代謝物（如咖啡堿）的合成會(huì)導(dǎo)致植物體生長(zhǎng)受到抑制，在茶樹(shù)中這種防御-生長(zhǎng)權(quán)衡機(jī)制研究較少。針對(duì)這些問(wèn)題，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)李鵬輝教授團(tuán)隊(duì)聚焦咖啡堿合成調(diào)控，解析了茉莉酸和赤霉素拮抗調(diào)控咖啡堿合成參與茶樹(shù)抗炭疽病的分子機(jī)制，構(gòu)建了生物脅迫下咖啡堿合成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為理解茶樹(shù)生物脅迫防御、培育優(yōu)質(zhì)高抗茶樹(shù)品種提供理論指導(dǎo)。
本研究發(fā)現(xiàn)，JA調(diào)控的CsMYB184是茶葉咖啡堿生物合成的關(guān)鍵因子。外源施加茉莉酸甲酯（MeJA）可促進(jìn)茶葉咖啡堿生物合成并增強(qiáng)對(duì)真菌病原體的抗性。JASMONATE ZIM結(jié)構(gòu)域蛋白（JAZs）通過(guò)與CsMYB184互作，抑制其對(duì)TCS1的轉(zhuǎn)錄激活作用；而JA效應(yīng)因子CsMYC2直接結(jié)合并激活CsMYB184轉(zhuǎn)錄，同時(shí)通過(guò)赤霉素2-氧化酶4（CsGA2ox4）直接調(diào)控赤霉素失活來(lái)抑制植物生長(zhǎng)。相比之下，GA通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性DELLA蛋白與JAZs互作解除JAZ對(duì)CsMYB184的抑制，既能刺激茶樹(shù)生長(zhǎng)、抑制咖啡堿生物合成，也會(huì)增加茶樹(shù)對(duì)真菌病原體的易感性。CsDELLA-JAZ-MYC2-MYB184-TCS1形成"激活-抑制"循環(huán)通路，通過(guò)協(xié)調(diào)發(fā)育與激素調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)咖啡堿生物合成對(duì)真菌病原體的響應(yīng)，從而平衡茶樹(shù)生長(zhǎng)與防御反應(yīng)的資源分配。該研究揭示JA-GA通過(guò)拮抗調(diào)控咖啡堿生物合成構(gòu)成天然免疫防御機(jī)制，同時(shí)通過(guò)JA與GA信號(hào)通路的交互實(shí)現(xiàn)茶樹(shù)生長(zhǎng)與防御的平衡。
JA和GA拮抗調(diào)控茶樹(shù)咖啡堿積累和生長(zhǎng)-發(fā)育權(quán)衡的分子網(wǎng)絡(luò)
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一單位與通訊單位，李鵬輝教授課題組博士研究生葉志立、碩士研究生鄭紫青、王勁松（已畢業(yè)）為論文共同第一作者，李鵬輝教授和湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)趙劍教授為共同通訊作者。夏恩華教授、司雄元副研究員、張延瑞博士以及碩士生鐘沁雨、牟曉玉、袁周芳、黃寅、Zainab Ghazala、左豪、李雅玲、梁曉雨、戚宇佳等對(duì)本研究做出了重要貢獻(xiàn)。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省教育廳等項(xiàng)目的資助（文圖：李鵬輝 初審：宋傳奎 復(fù)審：鄭雪林 終審：曹雷）。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70355
