本網(wǎng)訊 近日，安徽農(nóng)業(yè)大學茶樹種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國重點實驗室宋傳奎教授團隊在《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。該研究開發(fā)了一種利用錐孔電壓誘導源內(nèi)裂解的糖苷特異性代謝組學方法，揭示了甜菜堿（GB）通過調(diào)節(jié)芹菜素糖苷化誘導茶樹耐寒性的新機制，拓寬了對糖苷化在植物抗寒作用的理解。

 

　　茶樹（Camellia sinensis）因其豐富的次生代謝物而被公認為世界上最重要的經(jīng)濟作物之一，然而，近年來，全球氣候變化導致早春冷害和凍害頻繁發(fā)生，嚴重制約其生長發(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。當植物經(jīng)歷冷脅迫時，它們的代謝物會發(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，糖苷的復雜性和檢測挑戰(zhàn)阻礙了我們對其在脅迫期間與GB代謝相互作用的調(diào)控機制的理解。

 

　　首先，本研究開發(fā)了一種基于錐孔電壓誘導源內(nèi)裂解的糖苷特異性代謝組學方法，通過將靶離子范圍縮小94.3%，實現(xiàn)了茶樹中糖苷的精確和高通量檢測。基于該方法，通過沉默茶樹中合成GB的甜菜堿醛脫氫酶（CsBADH1），發(fā)現(xiàn)60個糖苷離子會發(fā)生顯著變化，表明糖苷化可能會影響GB誘導的耐寒性。

 

　　為了進一步研究哪些糖苷與GB介導的茶樹耐寒性有關(guān)，進行糖苷特異性代謝組學與常規(guī)代謝組學聯(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——異野漆樹苷。

 

　　最后，結(jié)合外源噴施和基因沉默試驗，發(fā)現(xiàn)異野漆樹苷的前體物質(zhì)——芹菜素是一種新的耐寒代謝物，通過清除活性氧來增強茶樹耐寒性。這些發(fā)現(xiàn)不僅為研究GB-糖苷級聯(lián)效應(yīng)在茶樹耐寒性增強機制中的作用提供理論基礎(chǔ)，而且有助于拓寬我們對植物次生代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控抗逆性的理解。

 

　　安徽農(nóng)業(yè)大學為第一單位與通訊單位，茶樹種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國重點實驗室青年教師黃山和2022級碩士生張薩薩為論文第一作者，宋傳奎教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金等項目的資助。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.20410