机械采摘通过CsNAC21-CsGH3.1-2模块调控茶树生长素代谢抑制节间伸长

《Horticulture Research》：The Role of CsGH3 Mediated Auxin Metabolism in Internode Shortening Induced by Mechanical Harvesting of Tea Plants (Camellia sinensis)

　　

摘要

机械采摘对于缓解茶叶生产中的劳动力短缺至关重要，但茶树响应的生理机制尚不清楚。本研究表明，连续机械采摘通过减小细胞大小和细胞数量来抑制茶树（Camellia sinensis）节间伸长。这种抑制与游离吲哚-3-乙酸（IAA）持续降低以及IAA-氨基酸偶联物增加有关。我们鉴定了四个生长素相关的CsGH3基因，分为CsGH3.1和CsGH3.6两个亚家族。CsGH3.1亚家族基因表达与游离IAA呈负相关，而CsGH3.6表达与吲哚-3-乙酰天冬氨酸（IAA-Asp）呈正相关。体外和体内实验均证实了它们的IAA酰胺合成酶活性，其中CsGH3.1-2在体外表现出最高的催化效率。在烟草中过表达CsGH3.1-2显著降低了游离IAA，并诱导质外体碱化以抑制细胞扩张，导致转基因植物出现矮化表型。我们进一步鉴定了一个NAC转录因子CsNAC21，它是CsGH3.1-2的正调控因子。机械采摘诱导了CsNAC21的表达，在茶芽中瞬时过表达CsNAC21上调了CsGH3.1-2并促进了IAA与IAA-Asp的偶联。这些发现确立了CsNAC21–CsGH3.1-2模块作为机械采摘通过重编程生长素代谢来调控芽生长的核心适应机制。