CsbHLH124-CsTPS5调控模块控制茶树（Camellia sinensis）中d-柠檬烯的生物合成及对灰霉病的抗性

《Plant, Cell & Environment》：The CsbHLH124-CsTPS5 Regulatory Module Governs d-Limonene Biosynthesis and Gray Blight Resistance in Tea Plant (Camellia sinensis)

d-柠檬烯是茶（Camellia sinensis）特征香气的关键单萜烯，其合成机制及抗病作用研究显示病原体侵染后d-柠檬烯水平显著升高，外源应用可增强抗灰斑病能力。转录组学鉴定到编码萜烯合酶的CsTPS5基因在病原挑战下显著上调，亚细胞定位及体外酶活证实其催化GPP生成d-柠檬烯。酵母双杂交、EMSA及双荧光素酶报告基因实验表明bHLH转录因子CsbHLH124直接结合CsTPS5启动子并激活表达。基因沉默实验证实CsbHLH124-CsTPS5调控模块对促进d-柠檬烯合成及抑制病原菌引起的病斑形成至关重要，揭示了调控单萜代谢的新通路，为茶树育种提供理论依据。

　　

摘要

d-柠檬烯是一种关键的单萜类化合物，它赋予了茶（Camellia sinensis）独特的香气，并在抵御病原体感染方面发挥着防御作用。然而，其生物合成机制及其与抗病性之间的关联仍很大程度上尚未被阐明。在本研究中，发现受病原体感染的茶叶中d-柠檬烯的含量显著升高，而外源施用d-柠檬烯能够显著增强对灰霉病的抵抗力。转录组分析表明，在病原体侵染时，编码萜类合成酶的基因CsTPS5的表达被强烈诱导。亚细胞定位实验、体外酶活性测定以及体内功能验证证实，CsTPS5能够将香叶基二磷酸（GPP）转化为d-柠檬烯。此外，酵母单杂交筛选、电泳迁移率实验（EMSA）和双荧光素酶报告基因实验表明，bHLH转录因子CsbHLH124可以直接结合到CsTPS5的启动子上并激活其表达。基因沉默实验进一步证实，CsbHLH124–CsTPS5调控模块在促进d-柠檬烯的生物合成以及抑制由Pseudopestalotiopsis camelliae-sinensis（Ps.cs）引起的病斑形成中起着关键作用。这些发现揭示了一条此前未被描述的调控途径，有助于控制萜类化合物的代谢，并为提升茶叶的香气品质和抗病性提供了有前景的分子基础。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。