茶树细胞萜类代谢分支流向的控制与萜类糖苷香气前体物质合成新通路的构建

茶树中，由萜类代谢途径生成的部分挥发性萜类物质以β-糖苷键与糖分子结合后， 成为无味、不易挥发的萜类"香气前体"。香气前体的合成和积累直接影响成茶的香气品质。5-磷酸脱氧木酮糖还原异构酶、羟甲基戊二酰辅酶A 还原酶、香叶基焦磷酸和法尼基焦磷酸合成酶、单萜/倍半萜合成酶和糖基转移酶是影响植物萜类糖苷合成的关键酶。其中，单萜/倍半萜合成酶是决定植物萜类代谢流流向挥发性萜类合成分支的关键。茶树离体细胞易于基因转化，是研究茶树次生代谢的良好平台。本研究拟通过茶树愈伤组织或细胞培养，强化表达异源萜类合成酶基因，以增强萜类代谢流流向挥发性萜类物质的合成分支；结合代谢前体的饲喂，明确茶树细胞内源萜类代谢途径中影响萜类糖苷香气前体合成的关键步骤；在此基础上，构建萜类糖苷香气前体物质合成的新通路。本研究对于探明茶树细胞萜类糖苷物质合成的分子机理和调控途径，增进成茶的香气品质，具有重要理论意义和应用价值。

本研究按原定研究目标和技术路线实施，以研究茶树萜类代谢分支流向的控制与萜类糖苷香气前体物质合成新通路的构建。研究结果明确了在茶树萜类生物合成的上游代谢途径中五个关键基因，并获得这些基因的全长。通过代谢前体的饲喂，发现这些基因受代谢产物的调控。本研究还成功克隆、并系统地研究了与茶叶香气品质密切相关的芳樟醇合成酶基因。. 本研究借助于茶树转录组测序数据库的有利条件，拓展原有的研究思路，不仅揭示了珍稀茶树幼叶黄化品种的萜类代谢变化与其优良品质的代谢谱学基础，还研究了MeJA诱导共表达的茶树萜类香气合成酶基因、糖基化基因以及与其表达调控有关的转录因子MYC2基因，并获得部分共表达基因的全长，为进一步揭示茶树萜类香气物质生物合成和糖基化的机理打下良好基础。相关结果已整理发表论文3篇，另有2篇已投稿，一项专利申请，并在加拿大植物生物学家年会（2013年6月，魁北克）和第二次国际植物次生代谢学术会议（2013年7月，武汉）上报告。培养了5名硕士研究生。.　　本项目探索了茶树转基因细胞系和转基因毛发根的建立,发现茶树鲜叶中的儿茶素是抑制农杆菌生长和致病基因表达的关键物质。此外，茶树愈伤组织虽仅含少量的儿茶素，但同样难以被农杆菌转化，这说明儿茶素的生物学效应不是茶树难转化的唯一原因，茶树组织和细胞的内在原因也同样存在。由于茶树转基因细胞系难以建立，因而原计划以转基因细胞系为基础的研究计划，便调整以模式植物烟草为材料，研究萜类代谢分支流向的控制与萜类糖苷香气前体物质合成新通路的构建， 因而按原计划构建了转基因烟草植物。与此同时，我们系统地研究了农杆菌介导的茶树转基因技术，努力寻求培养具有整合外源T-DNA能力的茶树细胞的途径 。目前， 上述研究仍在进行中， 期望在2014年能获得大部分研究结果。.　　综上所述，本项目基本按原定目标和计划实施，基本完成了原定任务，在幼叶黄化品种的代谢组学研究和茶树萜类香气物质生物合成和糖计划基因调控网络研究方面获得了超出原定计划的成果。