Current Biology:福建农林大学徐通达/唐文鑫团队和杨贞标团队发现茶叶品质调控机理
发布时间 :2024-02-16 浏览次数:87

中国是茶树的原产地,拥有大量的茶树种质资源。不同茶树品种制成的茶叶滋味不同。常饮乌龙茶的人都知道“香不过肉桂,醇不过水仙,韵不过大红袍”。同时,不同生境生产的同一品种的茶树制成的茶叶滋味不同。唐代“茶圣”陆羽在《茶经》中对茶叶生长环境的要求做了简要的概述:“上者生烂石,中者生砾壤,下者生黄土”。表明茶树品质不仅受茶树品种的影响,还受茶树生长的土壤环境的影响。滋味是决定茶叶品质的关键因子之一,茶氨酸是茶叶鲜爽的主要成分,茶氨酸的含量是影响茶叶品质的重要决定因素。近年来的一些研究表明,土壤微生物在植物根系中对铁、磷等养分的转化和吸收具有关键作用。然而,土壤特别是土壤中的微生物究竟如何影响茶树品质尚不清楚。

武夷岩茶生长环境


2024215日,福建农林大学徐通达/唐文鑫团队和福建农林大学[现深圳理工大学(筹)合成生物学院,中国科学院深圳先进技术研究院全国定量合成生物学重点实验室]杨贞标团队在Cell Press旗下期刊《现代生物学》(Current Biology在线发表题为“Root microbiota of tea plants regulate nitrogen homeostasis and theanine synthesis to influence tea quality茶树根部微生物调控氮代谢和茶氨酸合成影响茶叶品质的研究论文,该研究基于高茶氨酸茶树品种根部微生物种群构建的人工合成菌群SynCom21可提高不同品种茶树的铵态氮和茶氨酸含量,进而改善茶树品质,为茶树品质改良提供了新的思路。


该研究首先对武夷学院茶树种质资源圃的17个茶树品种进行多年茶氨酸测定发现,不同季节和不同茶树品种根部、叶部茶氨酸含量差异明显,且茶氨酸含量与根部铵态氮含量正相关。分别对春秋两季的高茶氨酸品种和低茶氨酸品种茶树根部进行微生物种群分析鉴定发现,茶树根部和根际的微生物种群不同,秋季茶树根部拥有更多Proteobacteria微生物,该门水平的微生物种群在春季减少。同时,对不同氮代谢功能的微生物种群的数量进行定量分析,发现秋季茶树根部积累了更多氮代谢相关微生物,且高茶氨酸含量品种氮代谢微生物更活跃。对高茶氨酸含量的茶树品种秋季根部微生物进行分离纯化,并模拟高茶氨酸品种根部微生物种群构建人工合成菌群SynCom21,发现SynCom21不仅提高茶树对铵态氮的吸收,还可提高茶氨酸的含量。SynCom21的效果在高中低茶氨酸含量的茶树品种中均适用,在氮贫瘠土壤中效果更佳。同时,SynCom21还可以提高模式植物拟南芥的铵态氮含量。这一发现意味着SynCom21除了茶树也能应用于其他作物。

SynCom21提高茶树铵态氮含量和茶氨酸含量模式图


由于茶树的遗传转化体系不成熟,茶树分子育种落后。目前茶树育种以选择育种和杂交育种为主,育种周期长。本研究通过茶树微生物种群来调控茶树代谢物的合成,为茶树品质改良提供了新的思路,对减少化肥用量、保护土壤也具有重要意义。

福建农林大学园艺学院和海峡联合研究院合成生物学研究中心(合成中心)、武夷学院生态与资源工程学院的辛伟博士为论文第一作者。福建农林大学合成中心徐通达教授、唐文鑫副教授和福建农林大学[现深圳理工大学(筹)合成生物学院,中国科学院深圳先进技术研究院全国定量合成生物学重点实验室]杨贞标教授为该论文的共同通讯作者。武夷学院张见明高级农艺师、福建农林大学大数据中心余永东老师、合成中心田云鹤博士、李豪博士等为参与作者。福建农林大学合成中心熊延教授和刘岩林教授为本研究提供了重要帮助。该项研究得到了科技部重点研发合成生物学专项、福建农林大学启动经费、国家科技项目备案(中央引导地方科技发展专项)的联合资助。


文章链接:https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960982224000794