采前干旱与遮荫协同调控发酵茶风味品质的代谢机制：JA/ABA信号通路与关键香气物质形成的解析

【编辑推荐】夏季干旱严重损害茶叶品质，湖南农业大学团队创新性结合采前干旱与遮荫处理（D+S），通过HPLC、HS-SPME-GC-MS等技术揭示该组合可显著提升游离氨基酸、茶黄素及18种关键挥发性物质（如芳樟醇、β-紫罗兰酮）含量，激活JA/ABA信号通路，为逆境茶园管理提供理论依据。

　　

背景：当干旱遇上遮荫——茶叶品质的逆境突围战
全球气候变化导致夏季极端干旱频发，茶树作为对水分敏感的经济作物，其产量和品质面临严峻挑战。传统灌溉难以缓解高温加速的叶片蒸腾，而遮荫虽能改善微环境，但单独应用对风味物质调控有限。有趣的是，近年研究发现适度干旱反而能提升茶叶中β-紫罗兰酮等香气物质，而遮荫则促进游离氨基酸积累——这两种看似矛盾的农艺措施，是否存在协同增效的奥秘？

湖南农业大学的研究团队首次系统探索了采前干旱与遮荫的协同效应。此前研究多聚焦单一胁迫，对"田间管理-加工过程"的联动机制认识不足。尤其夏季干旱导致茶多酚/氨基酸比例失衡，传统黑茶加工中氧化儿茶素（O-quinones）转化效率低下，如何通过农艺措施定向调控代谢通路成为产业痛点。

技术方法精要
研究设置四组处理：常规灌溉无遮荫（CK）、干旱无遮荫（D）、灌溉遮荫（S）、干旱+遮荫（D+S），采集鲜叶加工为黑茶与白茶。通过电子舌分析滋味特征，HPLC定量儿茶素、氨基酸等非挥发性物质，HS-SPME-GC-MS鉴定挥发性有机物（VOCs），结合qRT-PCR检测CsPPO₃等关键基因表达，解析JA/ABA信号通路调控机制。

结果解析

1. 生理效应：微环境协同优化
D+S处理创造独特微环境：空气温度较D组降低2.64°C，湿度提升6.52%，土壤含水量达18.23%（D组仅14.94%）。这种"降温保湿"效应显著抑制叶片蒸腾，为代谢重编程提供物理基础。

2. 风味物质：鲜爽与醇厚的平衡术
• 非挥发性物质：D+S组游离氨基酸总量提升37.2%，茶黄素含量达CK组的2.1倍，电子舌证实其鲜味（umami）和回甘（aftertaste）显著增强
• 挥发性物质：通过气味活性值（OAV）筛选出18种关键香气物质，包括具花香的苯甲醇（benzyl alcohol）、果香的（Z）-芳樟醇氧化物（furanoid），以及标志性香气β-紫罗兰酮，D+S组总量较CK提升2.8倍

3. 分子机制：JA与ABA的共舞
基因表达谱显示：
• JA信号通路激活苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因，促进苯甲醛等芳香物质合成
• ABA诱导脱水素（dehydrin）表达，同时上调CsPPO₃活性，加速儿茶素向茶黄素转化
• 遮荫特异性抑制F3H、DFR等黄酮途径基因，减少茶多酚过度积累

结论与意义
该研究首次阐明D+S处理通过三条核心路径协同提升品质：

1. 物理层面：遮荫网将直射光转为漫射光，配合干旱形成"低温高湿"微环境，延缓代谢消耗
2. 代谢层面：激活JA/ABA交叉对话，定向富集鲜味氨基酸与花香型VOCs
3. 加工层面：优化PPO/POD酶系活性，促进儿茶素氧化产物向茶黄素而非茶褐素转化

这项发表于《Food Chemistry》的研究为茶园逆境管理提供新范式：在夏季干旱期实施"轻度水分胁迫+30-50%遮荫度"组合措施，可同步提升黑茶醇厚度与白茶鲜爽度。其揭示的JA/ABA调控网络，为分子设计育种（如高TS酶活性品种选育）提供新靶点。未来研究可进一步优化不同茶类的胁迫-遮荫参数，建立精准化农艺操作体系。

（注：所有数据与结论均源自原文，技术细节保留HPLC、HS-SPME-GC-MS等专业术语原始表述，作者署名按原文呈现Chenyu Shao等）