茶树(Camellia sinensis)的次级代谢在转录组和基因组层面的整体调控网络

茶叶主要的次级代谢产物,包括类黄酮,咖啡因,和茶胺酸,不仅是茶产品的重要的成分而且和味道,风味,和保健茶益处密切相关。在茶树的生长发育过程中,次级代谢产物的生物合成受到不同组织中的差异调节。目前,有关基因参与次生代谢途径或表达调控的模式的内容很少为人所知。

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的研究人员对茶树的来自不同器官和发展状态的13个组织样本包括芽和不同年龄的叶,茎,花,种子和根进行了RNA 测序。共得到43.7Gbp的原始测序数据生成,组装和注释到347827Unigene。在芽,叶,茎,花,种子,和根中分别有466938446381410,2064948Unigene特异性表达。总共1719unigene被确定参与了茶树次级代谢通路,以及参与类黄酮,咖啡因的基因的表达模式,和茶氨酸生物合成的特点,揭示植物生长发育中调控的动态性。有关黄酮类,咖啡碱的生物合成的调控网络中可能的转录因子,包括来自35个家族的339个转录因子,即bHLH转录,MYBNAC等。值得注意的是,数据不仅揭示了又关黄酮类,咖啡碱,和茶氨酸的生物合成途径中可能的关键检查点,也指出了在次生代谢产物的生物合成调控过程的相关机制的关键转录因子。

该研究获得了茶树在不同的发育阶段的不同组织基因表达谱。并对负责次级代谢途径的调节的基因网络进行了分析。该工作阐明在次生代谢产物生物合成的通路之间的基因调控可能的不同观点。结果增加了研究人员对植物生长发育和生长周期中次生代谢途径调控的认识,并为遗传选择和工程种质改良铺平了道路。该研究发表在20154月的《BMC Genomics》杂志上。

参考文献:

Global transcriptome and gene regulation network for secondary metabolite biosynthesis of tea plant. Chun-Fang Li, et al. BMC Genomics. 2015 Apr.

作者简介:

Ya-Jun Yang 1*

Liang Chen 1* 

李轩:中国科学院上海生命科学院植物生理生态研究所研究员,博士生导师。清华973国家重点基础研究发展计划项目《基于新一代测序的生物信息学理论与方法》第一课题组负责人。主要从事生物信息学和系统生物学的应用研究。