新的研究揭示了富含可可碱的茶叶中嘌呤生物碱和儿茶素的积累机制

　　

毛叶茶(Camellia ptilophylla )以可可碱为主要嘌呤生物碱，大部分单株不含咖啡碱，可作为开发低咖啡碱茶的原料。

2023年6月，Beverage Plant Research 期刊在线发表了华南农业大学研究团队题为 Differential accumulation mechanisms of purine alkaloids and catechins in Camellia ptilophylla, a natural theobromine-rich tea 的研究论文。

本研究主要通过HPLC检测毛叶茶生物碱和儿茶素的组成差异，并通过有参转录组分析不同生物碱组成的毛叶茶在转录水平上的差异(转录组数据NCBI编号：PRJNA972319)。结果显示，在研究的32株毛叶茶中，约有80%不含咖啡碱而含有不同含量的可可碱;在儿茶素组成上，TB(只含有可可碱，不含咖啡碱)中以GCG和GC儿茶素为主，而CAF(含有大量咖啡碱和少量可可碱)则以EGCG为主(图1)。

图1 毛叶茶TB和CAF主要次生代谢物含量

RNA-seq用于发现TB和CAF中嘌呤生物碱和儿茶素在转录水平上的潜在调控机制。结果显示，相较于CAF，TB中的SAM途径与AMP途径更加活跃，这有助于合成咖啡因和可可碱的前体物质——黄嘌呤核苷。同时，合成可可碱的MXMT 基因(7-甲基黄嘌呤甲基转移酶)在TB中的表达量显著上调，与嘌呤生物碱降解相关的大量基因在TB中下调表达(图2)。

图2 嘌呤生物碱合成与降解通路以及相关基因表达

关于儿茶素合成，TB中的F3'H, F3'5'H 和SCPL1A 显著上调，但调控GC合成的LAR 却无显著变化，ANR 显著下调，推测毛叶茶中GCG含量与F3'H, F3'5'H 和SCPL1A 的上调和ANR 的下调有关。本研究筛选了与可可碱和GCG生物合成相关的转录因子，AP2/ERF-ERFs(TEA013405.1, TEA028649.1)和MYBs(TEA028555.1，TEA024836.1)的表达量与MXMT 的表达量具有强相关性。B3(TEA015867.1), GRF(TEA028352.1)以及AP2/ERF-ERF (TEA001056.1)的表达量与CsSCPL11-1 的表达量具有强相关性。

本文为研究毛叶茶中可可碱和GCG的积累提供了一定基础，为开发低咖啡因或高GCG茶树品种提供参考，以满足多样化的市场需求。

华南农业大学园艺学院应晨涛为第一作者，孙彬妹副教授与刘少群研究员为论文共同通讯作者，该工作得到了广东省自然科学基金面上项目(2023A1515010786)及广东省自然科学基金青年项目(2022A1515111141)的支持。