Nowe badanie podkreśla, w jaki sposób szlaki sygnałowe fosforanów i jasmonianów regulują biosyntezę katechin w roślinach herbaty – związków zapewniających znaczące korzyści zdrowotne.
Nowe badanie odkryło złożone interakcje między szlakami sygnałowymi fosforanów (Pi) i jasmonianów (JA) w roślinach herbaty, pokazując, w jaki sposób kontrolują one produkcję katechin. Związki te są kluczem do gospodarczego znaczenia i korzyści zdrowotnych herbaty. Badania rzucają światło na elementy środowiskowe i hormonalne, które wpływają na syntezę katechin.
Katechiny, kluczowe składniki aktywne herbaty, są znane ze swojego działania ochronnego przed takimi chorobami, jak cukrzyca, rak i choroby układu krążenia. Jednakże ich biosynteza jest bardzo wrażliwa na czynniki środowiskowe, zwłaszcza na dostępność fosforanów (Pi), których często brakuje w glebach, na których uprawia się herbatę. Niedobór ten może niekorzystnie wpływać na jakość herbaty, zakłócając gromadzenie się metabolitów wtórnych. Biorąc pod uwagę te wyzwania, istnieje pilna potrzeba zrozumienia mechanizmów molekularnych regulujących produkcję katechiny w zmiennych warunkach odżywczych.
Kluczowe czynniki transkrypcyjne i ich rola
Przeprowadzone przez naukowców z Akademii Nauk Rolniczych w Zhejiang i opublikowane w OgrodnictwoRe Badania badanie przeprowadzone 27 czerwca 2024 r. bada złożone wzajemne oddziaływanie między szlakami sygnalizacji fosforanowej i jasmonianowej (JA) w roślinach herbaty. Naukowcy zidentyfikowali dwa kluczowe czynniki transkrypcyjne, CsPHR1 i CsPHR2 (odpowiedź na głód fosforanowy (PHR)), zaangażowane w sygnalizację fosforanową, oraz CsJAZ3 (domena ZIM jasmonianu (JAZ)), represor w szlaku jasmonianowym.
Razem te elementy regulują biosyntezę katechin w odpowiedzi na poziom składników odżywczych i sygnały hormonalne, zapewniając nowy wgląd w genetyczną kontrolę jakości herbaty.
Badania wykazały, że niedobór fosforanów aktywuje geny krytyczne w biosyntezie katechin CSPHR1 I CSPHR2wzmacniając ekspresję CsANR1 (reduktaza antocyjanidynowa, ANR) i CsMYB5c (Mieloblastoza, MYB), które odgrywają kluczową rolę w produkcji katechiny. Ponadto stwierdzono, że CsSPX1, represor szlaku fosforanowego, hamuje działanie CsPHR1 i CsPHR2, dostosowując reakcję na dostępność fosforanów.
Interakcje między szlakami fosforanowymi i jasmonianowymi
Badanie ponadto ujawnia, że CsJAZ3 oddziałuje z CsPHR1 i CsPHR2, łącząc sygnalizację jasmonianową z regulacją fosforanów. Ta interakcja jest niezbędna do zrównoważenia reakcji adaptacyjnej rośliny na stres żywieniowy i zmiany hormonalne, wpływając w ten sposób na zawartość katechin i ogólną jakość herbaty.
Dr Gaojie Hong, główna autorka, skomentowała: „Nasze badanie ujawnia złożoną sieć regulacyjną, w której przecinają się szlaki fosforanowe i jasmonianowe, kontrolując biosyntezę katechin w roślinach herbaty. Te spostrzeżenia nie tylko pogłębiają naszą wiedzę na temat metabolizmu herbaty, ale także oferują potencjalne strategie poprawy jakości herbaty poprzez precyzyjne zarządzanie genetyczne i środowiskowe”.
Identyfikacja modułu regulacyjnego CsPHRs-CsJAZ3 otwiera znaczące możliwości dla przemysłu herbacianego. Strategicznie manipulując tymi ścieżkami, możliwe jest zwiększenie poziomu katechin, poprawiając zarówno jakość, jak i korzyści zdrowotne herbaty. Odkrycia te mogą pomóc w opracowaniu zoptymalizowanych praktyk uprawy, które poprawią efektywność wykorzystania składników odżywczych, minimalizują stres środowiskowy oraz podnoszą wartość ekonomiczną i odżywczą herbaty, czyniąc ją bardziej zrównoważoną uprawą na przyszłość.
Odniesienie: „CsPHRs-CsJAZ3 zawiera sygnalizację fosforanową i szlak jasmonianowy do regulacji biosyntezy katechiny w Camellia sinensis” autorstwa Linying Li, Xueying Zhang, Da Li, Hui Su, Yuqing He, Zelong Xu, Yao Zhao, Yiyi Hong, Qingsheng Li, Ping Xu i Gaojie Hong, 27 czerwca 2024 r., Badania ogrodnicze.
DOI: 10,1093/godz./uhae178
Badania te były wspierane przez Chińską Fundację Nauk Przyrodniczych prowincji Zhejiang w ramach grantu nr LQ23C020003 i LR22C020003, Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych w ramach grantu nr 32272553, Główny projekt specjalny ds. nauki i technologii dotyczący hodowli odmian prowincji Zhejiang (2021C02067- 7 i 2021C02064-6) oraz Państwowe Kluczowe Laboratorium Zarządzania Zagrożeniami Biotycznymi i Chemicznymi dla Jakości i Bezpieczeństwa Produktów Rolnych (2021DG700024-KF202102).
