氨基酸转运蛋白CsLAT5介导茶树体内茶氨酸长距离运输的分子机制研究

Theanine is a unique free amino acid in tea plant, and is also one of the most critical components for the flavor and health benefits of green tea. Theanine is mainly synthesized in root and transported via vascular tissues to the shoot apex which is harvested as the material for green tea processing. However, the mechanism of theanine long-distance transport is still largely unknown. Identification and functional characterization of theanine transporter are the key steps for theanine long-distance transport dissection. In our previous study, an amino acid transporter encoding gene LAT5 with critical role in theanine transport in Arabidopsis and yeast was identified. In this project, CsLAT5, the most conserved LAT5 homolog in tea plant, will be cloned in tea plant and its function in theanine transport will be examined. Next, the cellular process of theanine transport mediated by CsLAT5 will speculated by examining CsLAT5 expression at tissues, cell and subcellular levels in tea plants. Further, the correlation between CsLAT5 expression and theanine distribution in source and sink will be established through analyzing the response of CsLAT5 expression to factors regulating theanine content. CsLAT5 expression in various tea plant cultivars with different theanine content will also be analyzed to further confirm the correlation between CsLAT5 expression and theanine content. The knowledge gained from this study will provide important theoretical basis for breeding and engineering tea plant cultivars with higher theanine content.

茶氨酸是茶树中特征性游离氨基酸，是赋予绿茶独特风味和健康功效的重要次生代谢物。茶氨酸主要在根里合成，通过维管束组织运输到新梢，但目前对其运输的分子机制的认识还十分有限。鉴定茶氨酸转运蛋白并解析其在茶氨酸长距离运输中的作用机制，是阐明茶氨酸长距离运输分子机制的关键。项目组前期通过拟南芥和酵母突变体筛选的策略，鉴定到一个具有转运茶氨酸功能的氨基酸转运蛋白LAT5。鉴此，本项目拟从茶树中克隆CsLAT5基因，利用酵母和拟南芥遗传体系验证CsLAT5转运茶氨酸的功能；并通过分析CsLAT5的时空表达、亚细胞定位、以及与新梢中茶氨酸含量的相关性，揭示CsLAT5介导茶氨酸运输的作用机制。通过分析季节、发育时期、氮素水平等因素对CsLAT5的表达、定位及蛋白稳定性的影响，阐明茶氨酸运输动态调控的分子机理。研究结果将为培育高茶氨酸茶树新品种及茶树种质资源高效利用，提供理论依据和基因资源。

茶氨酸是茶树中特征性游离氨基酸，是赋予绿茶鲜爽味和镇静安神功效的次生代谢物。茶氨酸主要在根里合成，通过维管束组织运输到新梢，但目前对其运输分子机制的认识还十分有限。鉴定茶氨酸转运蛋白并解析其在茶氨酸长距离运输中的作用机制，是阐明茶氨酸长距离运输分子机制的关键。项目组前期通过拟南芥和酵母突变体筛选的策略，鉴定到一个具有转运茶氨酸功能的氨基酸转运蛋白LAT5。鉴此，本项目从茶树中克隆CsLAT5基因，利用酵母和拟南芥遗传体系验证CsLAT5转运茶氨酸的功能；并通过分析CsLAT5的时空表达、亚细胞定位、以及与新梢中茶氨酸含量的相关性，揭示CsLAT5介导茶氨酸运输的作用机制。通过分析季节、发育时期、氮素水平等因素对CsLAT5的表达、定位及蛋白稳定性的影响，阐明茶氨酸运输动态调控的分子机理。.在该项目的支持下，我们鉴定了茶树中的茶氨酸转运蛋白；解析了这些转运蛋白转运茶氨酸的生理和分子机理；阐明了它们在茶氨酸从根到新梢长距离运输中的作用，揭示了茶树中茶氨酸长距离运输的分子机理；解析了季节、光、氮素等调控茶氨酸转运和分配的分子机制。这些重要结果发表于The Plant Journal、Journal of Agricultural of Food Chemistry、Horticulture Research等主流学术期刊上。.发表第一标注SCI论文2篇，第二标注论文7篇，第三标注论文1篇。其中中科院分区一区论文7篇，影响因子8分以上论文2篇。发表在The Plant Journal上的第一标注论文为ESI前1%高被引论文。申报专利2项。培养博士生2名、硕士生5名，博士后2名、青年教师2名。其中1名青年教师晋升副教授。.这些研究结果为提高茶氨酸的转运效率培育高茶氨酸喝的茶树新品种提供了重要的理论基础和功能基因资源, 也为培育高效吸收氨基酸态氮素的茶树新品种提供了重要的理论基础和功能基因资源。