一种具有高茶碱低咖啡因性状的新型 TcS 等位基因

苦茶碱（1,3,7,9-四甲基尿酸）是一种天然产物，具有显着的抗抑郁、镇静、催眠等药理活性，而咖啡因（1,3,7-三甲基黄嘌呤）对特殊人群有一定的副作用。因此，培育具有高苦茶碱和低咖啡因的茶树将增加茶的健康益处并促进消费。在本研究中，作者通过“中茶302”（无苦茶碱）和茶叶种质“乳源苦茶”（RY，富含苦茶碱）杂交构建F1群体，以确定苦茶碱积累的因果基因。结果表明，苦茶碱的含量与咖啡因呈高度负相关（R2 > 0.9）。BSR-seq测序分析、分子标记和基因表达分析表明苦茶碱合酶(TcS)基因是候选基因。TcS位于细胞核和细胞质中，通过喂食底物1,3,7-三甲基尿酸可以在稳定遗传转化的烟草中检测到苦茶碱。此外，体外酶活性实验表明，第241个氨基酸残基是关键残基。此外，作者在不同苦茶碱水平的几个茶种质中扩增了启动子区域，并在 RY 中发现了 234 bp 的缺失和 271 bp 的插入。GUS 组织化学分析和双荧光素酶测定均表明 RY 中的 TcS 启动子活性相对较高。最后，作者开发了一种分子标记，它与 RY 后代中的高苦茶碱个体共同分离。这些结果表明，RY中新的TcS等位基因导致高苦茶碱和低咖啡因性状，开发的功能标记将促进特色茶树的育种。