本網(wǎng)訊 2024年11月17日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室韋朝領(lǐng)團(tuán)隊(duì)的青年教師朱俊彥等在《New Phytologist》期刊在線發(fā)表了題為“A defensive pathway from NAC and TCP transcription factors activates a BAHD acyltransferase for （Z）-3-hexenyl acetate biosynthesis to resist herbivore in tea plant （Camellia sinensis）”的研究論文，該研究揭示了乙酸葉醇酯參與茶樹抵御茶尺蠖取食的分子調(diào)控機(jī)制，為抗蟲茶樹品種選育與害蟲綠色防控技術(shù)開發(fā)提供了重要候選基因和理論依據(jù)。
蟲害是影響茶樹產(chǎn)量和品質(zhì)的重要生物脅迫因素之一。乙酸葉醇酯（3-HAC）、β-羅勒烯、吲哚等在內(nèi)的揮發(fā)性物質(zhì)是茶樹響應(yīng)茶尺蠖等害蟲取食后產(chǎn)生的重要次生代謝物，具有吸引害蟲天敵和誘導(dǎo)激活植物產(chǎn)生抗蟲防御反應(yīng)的作用。然而，3-HAC作為茶樹中主要的揮發(fā)性物質(zhì)，是否參與茶樹被茶尺蠖取食誘導(dǎo)的防御反應(yīng)及其生物合成與調(diào)控機(jī)制尚不清楚。
首先，本研究發(fā)現(xiàn)3-HAC能顯著誘導(dǎo)提高茶樹中JA含量及其下游抗蟲基因表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)茶樹對(duì)茶尺蠖取食的抗性；在茶樹被茶尺蠖取食前后的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中，鑒定到一條明顯受茶尺蠖取食誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)的BAHD?；D(zhuǎn)移酶基因CsCHAT1；酶動(dòng)力學(xué)分析表明，CsCHAT1具有將（Z）-3-己烯醇高效轉(zhuǎn)化為3-HAC的催化活性；在抑制CsCHAT1表達(dá)的茶樹葉片中，不僅3-HAC含量顯著低于對(duì)照，同時(shí)其對(duì)茶尺蠖取食的抗性也明顯減低，但是通過外源噴施3-HAC后，則能恢復(fù)抑制CsCHAT1表達(dá)的茶樹抗蟲性。這些結(jié)果表明，CsCHAT1是參與茶樹被茶尺蠖取食誘導(dǎo)合成抗蟲物質(zhì)3-HAC的主效基因。
進(jìn)一步基于轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果，鑒定到兩個(gè)與CsCHAT1表達(dá)量顯著正相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子CsNAC30和CsTCP11。基于DNA-蛋白質(zhì)相互作用、基因沉默和代謝物含量測(cè)定等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CsNAC30和CsTCP11均能通過正調(diào)控CsCHAT1表達(dá)，促進(jìn)3-HAC在茶樹葉片中的積累，并提高茶樹對(duì)茶尺蠖的取食抗性；同時(shí)，外源噴施JA和3-HAC的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，JA可能是影響CsNAC30和CsTCP11正調(diào)控3-HAC生物合成量增加的主要激素信號(hào)分子。
基于上述結(jié)果，本研究提出了CsNAC30/CsTCP11介導(dǎo)CsCHAT1生物合成3-HAC，進(jìn)而提高茶樹抗蟲性的作用模型，即茶樹被茶尺蠖取食后激活了體內(nèi)信號(hào)分子JA的產(chǎn)生，JA誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子CsNAC30和CsTCP11上調(diào)表達(dá)，并通過正調(diào)控CsCHAT1轉(zhuǎn)錄水平，促進(jìn)茶樹葉片中3-HAC生物合成，從而增強(qiáng)了茶樹對(duì)茶尺蠖取食的抗性。
第一作者為我校茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生谷紅蓮、碩士研究生李家興和貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所喬大河副研究員，通訊作者為我校青年教師朱俊彥和韋朝領(lǐng)教授。北卡羅萊納州立大學(xué)謝德玉教授等參與了本研究。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、云南省科技廳科技人才和平臺(tái)計(jì)劃、茶樹生物學(xué)與品質(zhì)化學(xué)人才引進(jìn)基地（“111”引智基地）的項(xiàng)目資助。
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