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CsSPX3-CsPHL7-CsGS1/CsTS1 module mediated Pi-regulated negatively theanine biosynthesis in tea (Camellia sinensis)
Horticulture Research ( IF 7.6 ) Pub Date : 2024-08-30 , DOI: 10.1093/hr/uhae242
Zhouzhuoer Chen 1, 2 , Zhixun Yu 1, 2 , TingTing Liu 1, 2 , Xinzhuan Yao 3, 4 , Shiyu Zhang 1, 2 , Yilan Hu 1, 2 , Mingyuan Luo 1, 2 , Yue Wan 5 , Litang Lu 1, 2
Horticulture Research ( IF 7.6 ) Pub Date : 2024-08-30 , DOI: 10.1093/hr/uhae242
Zhouzhuoer Chen 1, 2 , Zhixun Yu 1, 2 , TingTing Liu 1, 2 , Xinzhuan Yao 3, 4 , Shiyu Zhang 1, 2 , Yilan Hu 1, 2 , Mingyuan Luo 1, 2 , Yue Wan 5 , Litang Lu 1, 2
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Phosphorus (P) is the macronutrients essential for the development and growth of plants, but how external inorganic phosphate (Pi) level and signaling affect tea plant growth and characteristic secondary metabolite biosynthesis are not understood. Theanine is major secondary metabolites, and its contents largely determine tea favor and nutrition qualities. Here, we found theanine contents in tea leaves and roots declined as Pi concentration increased in tea plants after Pi feeding. The transcriptome analysis of global gene expression in tea leaves under Pi feeding suggested a wide range of genes involved in Pi/N transport and responses were altered. Among them, CsSPX3 and CsPHL7 transcript levels in response to Pi feeding to tea plants, their expression patterns were generally opposite to these of major theanine biosynthesis genes, indicating possible regulatory correlations. Biochemical analyses showed that CsSPX3 interacted with CsPHL7, and CsPHL7 negatively regulated theanine biosynthesis genes CsGS1 and CsTS1. Meanwhile, VIGS and transient overexpression systems in tea plants verified the functions of CsSPX3 and CsPHL7 in mediating Pi-feeding-repressed theanine biosynthesis. This study offers fresh insights into the regulatory mechanism underlying Pi repression of theanine biosynthesis, and the CsSPX3-CsPHL7-CsGS1/CsTS1 module plays a role in high Pi inhibition of theanine production in tea leaves. It has an instructional significance for guiding the high-quality tea production in tea garden fertilization.
中文翻译:
CsSPX3-CsPHL7-CsGS1/CsTS1模块介导茶叶中Pi负调控茶氨酸生物合成 (Camellia sinensis)
磷 (P) 是植物发育和生长所必需的常量营养素,但外部无机磷酸盐 (Pi) 水平和信号传导如何影响茶树生长和特征性次生代谢产物生物合成尚不清楚。茶氨酸是主要的次生代谢产物,其含量在很大程度上决定了茶的喜好和营养品质。在这里,我们发现茶叶和根中的茶氨酸含量随着 Pi 喂食后茶树中 Pi 浓度的增加而下降。对 Pi 喂养下茶叶中全局基因表达的转录组分析表明,参与 Pi/N 转运和响应的广泛基因发生了改变。其中,响应 Pi 喂养茶树的 CsSPX3 和 CsPHL7 转录水平,它们的表达模式与主要茶氨酸生物合成基因的表达模式通常相反,表明可能存在调控相关性。生化分析显示,CsSPX3 与 CsPHL7 相互作用,CsPHL7 负调控茶氨酸生物合成基因 CsGS1 和 CsTS1。同时,茶树中的 VIGS 和瞬时过表达系统验证了 CsSPX3 和 CsPHL7 在介导 Pi 喂养抑制的茶氨酸生物合成中的功能。本研究为 Pi 抑制茶氨酸生物合成的调节机制提供了新的见解,CsSPX3-CsPHL7-CsGS1/CsTS1 模块在茶叶中茶氨酸产生的高 Pi 抑制中发挥作用。对指导茶园施肥中的优质茶叶生产具有指导意义。
更新日期:2024-08-30
中文翻译:
CsSPX3-CsPHL7-CsGS1/CsTS1模块介导茶叶中Pi负调控茶氨酸生物合成 (Camellia sinensis)
磷 (P) 是植物发育和生长所必需的常量营养素,但外部无机磷酸盐 (Pi) 水平和信号传导如何影响茶树生长和特征性次生代谢产物生物合成尚不清楚。茶氨酸是主要的次生代谢产物,其含量在很大程度上决定了茶的喜好和营养品质。在这里,我们发现茶叶和根中的茶氨酸含量随着 Pi 喂食后茶树中 Pi 浓度的增加而下降。对 Pi 喂养下茶叶中全局基因表达的转录组分析表明,参与 Pi/N 转运和响应的广泛基因发生了改变。其中,响应 Pi 喂养茶树的 CsSPX3 和 CsPHL7 转录水平,它们的表达模式与主要茶氨酸生物合成基因的表达模式通常相反,表明可能存在调控相关性。生化分析显示,CsSPX3 与 CsPHL7 相互作用,CsPHL7 负调控茶氨酸生物合成基因 CsGS1 和 CsTS1。同时,茶树中的 VIGS 和瞬时过表达系统验证了 CsSPX3 和 CsPHL7 在介导 Pi 喂养抑制的茶氨酸生物合成中的功能。本研究为 Pi 抑制茶氨酸生物合成的调节机制提供了新的见解,CsSPX3-CsPHL7-CsGS1/CsTS1 模块在茶叶中茶氨酸产生的高 Pi 抑制中发挥作用。对指导茶园施肥中的优质茶叶生产具有指导意义。