线粒体载体CsTHS1在调控晚春茶树新稍中茶氨酸积累中的应用

    专利2026-06-14  29


    本发明涉及茶叶中茶氨酸含量调控,具体涉及线粒体载体csths1在调控晚春茶树新稍中茶氨酸积累中的应用。


    背景技术:

    1、茶树是一种重要的经济作物,在世界上大多数国家广泛种植。它的新梢被用来生产各种类型的茶,这是世界上消费最广泛的非酒精饮料之一。茶饮料之所以受欢迎,主要是因为它富含次生代谢物,如儿茶素、咖啡因、茶氨酸等,为茶饮料提供了丰富的口感和风味,对健康有益。其中,茶氨酸是绿茶独特感官品质和健康效果的最重要组成成分之一,可以使绿茶具有清爽感,缓解苦涩味。它是茶树中含量最丰富的非蛋白氨基酸,其含量占茶叶干重的1-2%,占茶树新稍总游离氨基酸的40%-70%。因此,茶氨酸含量决定了绿茶的品质。

    2、对于茶树来说,茶氨酸是氮最重要的储存和运输形式。茶氨酸代谢主要由合成和水解两部分组成。冬季,茶氨酸由茶氨酸合成酶(cstsi)催化谷氨酸和乙胺合成,并在根中储存。丙氨酸脱羧酶(csaladc)可以催化丙氨酸产生乙胺,其与cstsi协同作用促进茶氨酸在茶树根中高积累。此外,谷氨酰胺合成酶csgss也具有茶氨酸合成酶活性。在早春,茶氨酸通过csaaps转运体从根运输到新梢,使新梢中的茶氨酸含量逐渐增加,在4月初达到最高水平。在晚春时,茶氨酸在新梢中降解,可能被cspdx2.1水解为谷氨酸和乙胺。最近有研究发现γ-谷氨酰基转肽酶csggt2具有茶氨酸水解酶活性。然而,茶氨酸从根运输到新稍后是如何在新梢细胞中运输和降解的,这在很大程度上是未知的。

    3、氨基酸在植物生长发育、碳氮代谢平衡、能量代谢、抵抗生物及非生物胁迫等生理过程中起着重要作用。氨基酸降解是植物中动态调节游离氨基酸含量的主要途径,其中氨基酸降解反应主要发生在线粒体和细胞质中,更多的发生在线粒体中。谷氨酰胺是茶氨酸的结构类似物,可以在植物线粒体、细胞质和叶绿体中降解,仅在动物细胞线粒体中降解。与支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)降解最相关的酶是线粒体亚型bcat2。在茶树中,谷氨酸可以在线粒体中氧化脱氨形成α-酮戊二酸。在动物细胞中,茶氨酸在线粒体中降解为谷氨酸,从而增加谷胱甘肽的合成,促进动物癌细胞的凋亡。因此,推测茶树中茶氨酸的降解部分或全部发生在线粒体中。

    4、线粒体是由两层膜组成的细胞器,包括外膜和内膜。外膜允许离子和不带电分子的输入,而内膜需要特定的线粒体载体来运输代谢物,因此氨基酸需要线粒体载体进入线粒体。大多数线粒体载体(mcs)的分子量在30-35kda之间,包含6个α-螺旋的跨膜结构域。相邻两个跨膜结构域分别由一个特征序列px[d/e]xx[k/r]x[k/r](20-30个残基)[d/e]gxxxx[w/y/f][k/r]g(pfam pf00153)连接。目前,在植物中研究较多的是拟南芥线粒体载体。bou通过将谷氨酸运输到线粒体中,促进线粒体中谷氨酸的降解。另外,它促进线粒体中谷氨酸合成四氢叶酸,以调节光呼吸和碳氮代谢。bac1和bac2将精氨酸运输到线粒体,促进精氨酸降解为幼苗发育提供氮营养。atucp1和atucp2通过介导天冬氨酸/谷氨酸转运来调节天冬氨酸、甘氨酸、丝氨酸和其他氨基酸的代谢以及光呼吸作用。然而,茶树中线粒体载体尚未有报道,同时晚春茶树新梢中茶氨酸积累的调控机制也尚不清楚。

    5、鉴于上述缺陷,本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于解决如何将csths1应用于调控晚春茶叶中茶氨酸含量的问题,提供了线粒体载体csths1在调控晚春茶树新稍中茶氨酸积累中的应用。

    2、为了实现上述目的,本发明公开了线粒体载体csths1在调控晚春茶树新稍中茶氨酸积累中的应用,通过降低csths1表达量提高春季茶叶中茶氨酸含量,所述csths1的碱基序列如seq id no.1所示。所述csths1的表达促进茶氨酸向线粒体内运输,茶氨酸在线粒体内降解,降低新稍中的茶氨酸含量。

    3、所述晚春为茶树新稍快速生长时期。

    4、所述csths1的表达促进新稍细胞中茶氨酸向线粒体内转运。

    5、所述csths1的表达促进新稍细胞中茶氨酸向线粒体内转运,与csggt2和csgdh2.1协同促进茶氨酸降解。

    6、与现有技术比较本发明的有益效果在于:本发明对晚春茶树新稍中茶氨酸积累的调控机制进行研究,发现线粒体载体csths1将茶氨酸向线粒体内转运,与csggt2和csgdh2.1协同促进茶氨酸降解,从而降低晚春茶树新稍中茶氨酸的含量。因此线粒体载体csths1负调控茶树新稍中茶氨酸的积累。过表达csths1可以显著降低茶树新稍中茶氨酸的含量,而降低csths1的表达可以显著提高新稍中茶氨酸含量。因此,本发明提供一种通过降低线粒体载体csths1的表达提高晚春茶树新稍中茶氨酸含量的技术。



    技术特征:

    1.线粒体载体csths1在调控晚春茶树新稍中茶氨酸积累中的应用,其特征在于,通过降低csths1表达量提高春季茶叶中茶氨酸含量,所述csths1的碱基序列如seq id no.1所示。

    2.如权利要求1所述的线粒体载体csths1在调控晚春茶树新稍中茶氨酸积累中的应用,其特征在于,所述晚春为茶树新稍快速生长时期。

    3.如权利要求1所述的线粒体载体csths1在调控晚春茶树新稍中茶氨酸积累中的应用,其特征在于,所述csths1的表达促进新稍细胞中茶氨酸向线粒体内转运。

    4.如权利要求1所述的线粒体载体csths1在调控晚春茶树新稍中茶氨酸积累中的应用,其特征在于,所述csths1的表达促进新稍细胞中茶氨酸向线粒体内转运,与csggt2和csgdh2.1协同促进茶氨酸降解。


    技术总结
    本发明涉及茶叶中茶氨酸含量调控技术领域,具体涉及线粒体载体CsTHS1在调控茶树新稍中茶氨酸在胞内运输进而调控茶氨酸积累的应用,对晚春新稍中茶氨酸含量降低的调控机制进行研究。结果发现CsTHS1在晚春被显著诱导表达,可以促进新稍细胞内茶氨酸向线粒体转运,促进茶氨酸在线粒体中降解,负调控茶树新稍中茶氨酸的积累。在茶树中沉默CsTHS1可以显著提高茶氨酸含量,而茶树中超表达CsTHS1可以显著降低茶氨酸含量。因此通过降低CsTHS1在茶树中的表达水平,是减少茶氨酸向线粒体内转运降解,提高茶树新梢中茶氨酸含量改善茶叶品质的重要途径。

    技术研发人员:张照亮,韩文龙,马靖真,张书沛,董春霞,颜小梅,杨天元,王俊杰
    受保护的技术使用者:安徽农业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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