近日，中国农业科学院茶叶研究所茶树生态栽培团队在茶树茶氨酸代谢的生物学功能及其对植物高温胁迫抗性调控机制方面取得重要进展。研究以茶树丙氨酸脱羧酶基因CsAlaDC为核心，通过异源表达系统揭示了茶氨酸和γ-氨基丁酸（GABA）代谢网络在植物耐热性中的协同调控作用，为理解品质与抗逆性协同调控提供了新视角，并为茶园高温灾害防控和品质提升栽培技术研发提供了理论依据。相关成果以“Heterologous expression of CsAlaDC Enhances Thermotolerance through a Functional Ethylamine - Theanine - GABA metabolic Network in Tomato”为题发表于植物学经典期刊Plant Physiology上。
L-茶氨酸是茶树特征性非蛋白质氨基酸，其含量直接影响茶叶鲜爽度，也是衡量茶叶品质的重要指标。本研究利用番茄异源表达体系，成功在非茶植物中重建了茶氨酸合成支路，并意外发现该代谢通路显著增强了转基因植株的耐热性。研究发现，CsAlaDC表达导致转基因番茄中乙胺和茶氨酸从头合成，同时内源GABA含量大幅上升。深入解析表明，茶氨酸通过激活GAD（谷氨酸脱羧酶）途径促进GABA积累，进而增强活性氧清除能力和光合系统热稳定性。研究认为，茶氨酸与GABA之间的代谢转化很可能构成茶树内源防御体系的一部分。基于此，团队将进一步开展茶树品质与抗性协同调控技术研发，即通过调节茶氨酸代谢流，可在提升茶叶品质的同时增强树体对极端温度的适应能力。
该研究通过单基因导入策略清晰解析了茶氨酸代谢与GABA代谢的交叉调控网络，为茶树逆境生理研究开创了新思路。同时研究创制了的富含茶氨酸和GABA的番茄材料，为茶树抗逆品种选育及配套栽培技术研发提供借鉴。
团队已毕业硕士王倩颖和在读博士余静菠作为共同第一作者，李鑫研究员和王丽鸳研究员作为通讯作者。研究得到了中国农业科学院科技创新工程、国家自然科学基金和中国现代农业产业技术体系等项目资助。
