香叶醇有助于茶(Camellia sinensis)的花香,并且在茶树中含量丰富,但其生物合成和在应激反应中的作用仍不清楚。

解开香叶醇的秘密增强茶树抗病性的关键

尽管研究已经确定了茶树抵抗病原体的一些机制,包括香叶醇等挥发性化合物的释放,但香叶醇合成的特定酶及其生理功能尚不完全清楚。此外,选择性剪接在香叶醇形成和应激反应中的潜在调节作用是一个尚未探索的领域,表明当前茶树研究存在显着差距。

2023 年 9 月,园艺研究发表了题为“香叶醇合酶通过茶树选择性剪接调节植物防御”的研究。

在这项研究中,研究人员发现,全长萜烯合酶(CsTPS1)及其替代剪接亚型(CsTPS1-AS)编码的蛋白质可以在体外以GPP为底物催化香叶醇的形成,而CsTPS1-AS的表达量为被 C. gloeosporioides 和 Neopestalotiopsis sp 感染后显着增加。

利用基因表达分析和来自茶树信息档案馆的香叶醇积累数据,研究小组在八个候选者中确定了 CsTPS1 作为香叶醇生物合成的关键参与者,并通过病原体感染植物中的基因表达研究进行了验证。比较沉默CsTPS1和CsTPS1-AS时茶树香叶醇含量和抗病性。

CsTPS1-AS表达的下调减少了香叶醇的积累,并且与对照植物相比,沉默的茶树更容易受到病原体感染。然而,在感染两种病原体的茶树中,CsTPS1沉默植物和对照植物之间香叶醇含量和病原体抗性没有显着差异。

进一步分析表明,CsTPS1-AS沉默导致茶树防御相关基因PR1和PR2以及SA途径相关基因的表达减少,从而增加了茶树对病原菌侵染的易感性。此外,香叶醇在体外表现出剂量依赖性抗真菌活性,并且 CsTPS1 和 CsTPS1-AS 的不同亚细胞定位表明其具有不同的功能作用。

体外和体内研究结果表明,CsTPS1 通过选择性剪接参与茶树香叶醇形成和植物防御的调节。

总的来说,这项研究阐明了CsTPS1-AS在介导香叶醇生物合成和病原体抗性中的关键功能,为茶树复杂的防御策略以及 AS 在植物与病原体相互作用中的作用提供了新的见解。