茶树黄酮苷木糖基化生物合成的多组学关联分析：揭示CsUGTs家族关键酶功能

本研究针对茶树黄酮苷木糖基化（F-Xyl）生物合成机制不明的科学问题，通过整合转录组与代谢组关联分析（TMAA），筛选出CsUGT74Y1等4个关键糖基转移酶（UGTs），证实其可催化黄酮7-O-葡萄糖苷及木糖苷合成，并鉴定活性中心关键氨基酸位点。该研究为茶树次生代谢产物功能基因高效筛选提供新方法，并为定向培育高价值黄酮苷茶树品种奠定分子基础。

　　

黄酮类化合物作为植物中重要的次生代谢产物，其糖基化修饰不仅影响茶叶风味，更赋予其抗氧化等药用价值。然而，茶树中黄酮苷木糖基化（F-Xyl）的生物合成机制长期不明，传统基因筛选方法效率低下且假阳性率高，制约了茶树品质改良进程。贵州大学的研究团队通过创新性多组学整合分析，在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究成果，为这一领域带来突破性进展。

研究采用转录组-代谢组关联分析（TMAA）技术，结合基因沉默和酶活性测定等关键技术，从茶树品种'舒茶早'和'乌牛早'的组织样本中系统筛选功能基因。通过构建系统进化树分析183个CsUGTs，并利用农杆菌介导的瞬时表达系统进行功能验证。

植物材料与化学试剂
研究选用三年生茶树幼苗不同组织样本，通过液氮速冻保存用于RNA提取和代谢物检测，为多组学分析提供可靠样本基础。

CsUGTs筛选与组成型表达分析
从茶树基因组中筛选出183个含PSPG保守结构域的CsUGTs基因，表达谱分析发现21个基因与黄酮苷积累显著相关，其中CsUGT74Y1等4个基因在胁迫响应中呈现组织特异性表达模式。

CsUGTs在茶树中的富集特征
比较基因组学显示茶树UGTs家族数量（183个）显著多于玉米（147个）等植物，进化分析揭示其与柑橘（145个）等近缘物种的基因扩张现象，暗示茶树次生代谢的特殊适应性。

结论与意义
研究发现CsUGT74Y1、CsUGTL30、CsUGT75L12和CsUGT73A20具有多重催化功能，既能利用UDP-葡萄糖合成黄酮7-O-葡萄糖苷，又能以UDP-木糖为底物生成芹菜素木糖苷和木犀草素木糖苷。通过定点突变鉴定出His⁵⁴、Asp²⁵³（CsUGT74Y1）等关键活性位点，基因沉默实验证实这些基因沉默后黄酮苷含量显著提升。该研究不仅建立TMAA技术体系实现UGTs高效筛选，更首次阐明茶树F-Xyl生物合成分子机制，为开发高附加值功能性茶叶产品提供理论支撑。