CsZAT6/12 响应生长素信号差异调控茶树 (Camellia sinensis) 根部以茶氨酸为主导的氮素流动

引言：L-茶氨酸是茶树根部特异合成的一种含氮化合物，是茶树风味的核心决定因素以及氮素的关键载体。其代谢动态与根系发育紧密相关，然而生长素信号是否参与调控茶氨酸生物合成及其潜在的分子机制尚不明确。目的：本研究旨在阐明在茶树幼苗中，调控根系特异性茶氨酸生物合成的生长素信号分子通路及关键调控因子。方法：利用 HPLC、GC-MS 和 LC-MS 分别检测茶树幼苗在五个发育阶段 (S1-S5) 根、茎、叶中的游离氨基酸 (FAA)、乙胺和内源激素含量的变化。通过整合时间序列转录组和加权基因共表达网络分析 (WGCNA) 构建了茶氨酸生物合成调控网络。此外，采用外源吲哚-3-乙酸 (IAA) 处理、酵母单杂交实验、体内功能验证和 DAP-seq 筛选并表征了关键调控因子。结果：在茶树幼苗胚根发育过程中，茶氨酸含量迅速增加，占总 FAA 的比例从 10% 上升至 80% 以上。多组学相关性分析揭示了茶氨酸的快速生物合成与生长素信号水平之间存在反馈抑制关系。外源 IAA 处理以及体内/体外实验证实，响应生长素信号的 CsZAT6/CsZAT12-CsAlaDC 模块对茶氨酸代谢发挥双向调控作用：CsZAT6 通过激活 CsAlaDC（乙胺生成的限速酶）的表达正向调控茶氨酸生物合成，而 CsZAT12 则通过抑制 CsAlaDC 的表达负向调控茶氨酸生物合成。结论：本研究揭示了 CsZAT6 和 CsZAT12 作为生长素信号的核心响应因子，在茶树幼苗胚根发育过程中通过差异调控 CsAlaDC 的表达来调节茶氨酸生物合成速率和氮通量分配。这些发现探明了生长素信号与茶氨酸代谢之间的反馈调控机制，为茶树中以茶氨酸为中心的独特氮营养分配系统提供了新的分子见解。