CsSSCD1基因是茶树中酪氨酸降解过程的核心,它在干旱条件下发挥着关键的作用。茶氨酸是茶树独有的非蛋白质氨基酸,主要由谷氨酸提供氨基来合成。但是在干旱等环境压力下,茶树怎么重新分配氮源,让品质和生存都能兼顾,这个问题还不清楚。研究把目光投向了CsSSCD1,想看看它在调整氮流动还有茶氨酸积累中到底有啥用,特别是在干旱时的表现。 这个基因编码的是FAH酶,负责把酪氨酸分解的最后一步反应搞定,把延胡索酰乙酰乙酸变成延胡索酸和乙酰乙酸,然后进入三羧酸循环。研究人员做了多个环境测试还有品种调查发现,CsSSCD1的表达量和茶氨酸含量是死对头,一个上去另一个就下去。用聚乙二醇模拟干旱后,茶氨酸含量越来越少,而CsSSCD1的表达却一直涨,说明这俩在应对压力时是反着来的。 为了验证它的功能,研究用了病毒沉默还有过表达的手段。把CsSSCD1敲掉之后,茶氨酸明显变多了,酪氨酸和谷氨酰胺却变少了。分析了下代谢物还有做了定量PCR后发现,敲掉CsSSCD1会导致水解酶基因CsGGT2的表达往下走,反倒是合成酶基因CsTS1、脱羧酶基因CsAlaDC和合成酶基因CsGOGAT的表达往上走。这说明抑制酪氨酸分解能把氮资源送到茶氨酸合成的路上。要是反过来把CsSSCD1的表达调高了,茶氨酸就会变少。 进一步分析三羧酸循环的中间产物发现,沉默CsSSCD1改变了碳通量的流向,导致像延胡索酸这样的中间产物堆起来了。这说明这个基因一动乱会影响中心碳代谢。看启动子区域也有很多跟干旱、激素相关的调控元件。 干旱时的转录组数据显示,跟CsSSCD1一起表达且跟茶氨酸含量负相关的基因主要聚在缺水响应还有ABA信号通路这些应对压力的路子上。干旱把分解和合成相关的基因都调动起来了,把本来用来存着的氮给抢走了。 总之这个研究发现并证明了CsSSCD1就是那个在干旱时的代谢开关。它要是活跃了就会分解酪氨酸,把碳骨架送进三羧酸循环来支持抗逆;要是被堵住了就会把氮资源留给茶氨酸合成。这给我们揭示了茶树通过这个基因来平衡品质和生存的新机制,也给以后通过分子手段改良抗旱性还有品质提供了靶点。