高茶氨酸茶树新品系'福黄2号'黄化变异机理

为了探讨茶树黄化变异和高茶氨酸形成机理,文中选用'福云6号'和高茶氨酸茶树新品系'福黄2号'为试验材料,利用超微电镜、广泛靶向代谢组学、靶向代谢组学和转录组学联合分析了茶树黄化变异的相关色素、代谢组及转录组数据.结果表明,通过靶向测定主要生化成分,共鉴定到5种儿茶素、可可碱和咖啡碱,以及20种游离氨基酸,包括茶氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和谷氨酸等,其中,'福黄2号'的氨基酸含量显著高于'福云6号',茶氨酸含量高达57.37 mg/g.叶片的超微结构显示,'福黄2号'叶绿体细胞结构模糊,基粒片层大部分排列散乱、间隙大,类囊体呈丝状.色素测定显示,叶绿素a和叶绿素b、类胡萝卜素、类黄酮等色素含量显著下降,叶绿素酶(chlorophyllase,CLH)、9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)、类黄酮 3β-羟化酶(flavonoid 3β-hydroxylase,F3H)和类黄酮 3',5'-羟化酶(flavonoid 3',5'-hydroxylase,F3'5'H)等相关关键调控基因发生显著变化.与'福云6号'相比,'福黄2号'中共鉴定出 138个差异代谢物(significantly changed metabolites,SCMs)和658个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),KEGG 富集分析表明,SCMs 和 DEGs 显著富集到与氨基酸生物合成、谷胱甘肽代谢以及三羧酸循环等途径.'福黄2号'黄化表型可能是光合作用蛋白、叶绿素代谢基因和叶绿素含量的缺乏所致.高茶氨酸的积累可能由于黄化叶中低氮消耗,以及碳骨架的缺乏,氨基和氮资源被更有效地储存,使得氨基酸合成通路中的代谢物及相关基因表达上调,茶氨酸成为黄化叶中显著积累的含氮化合物.