Один ген может определять вкус чая.

Влияние гена на размер почек чая и его вкусовые качества

Чай (Camellia sinensis) — один из самых популярных напитков в мире, и размер молодых почек напрямую влияет на урожайность и качество. Большие почки могут увеличить массу листьев, в то время как для разных типов чая требуется определённое соотношение почек и листьев, чтобы соответствовать стандартам обработки. Однако генетические регуляторы, контролирующие размер почек, оставались малоизученными, что ограничивало прогресс в селекции.

Предыдущие исследования и их ограничения

Предыдущие исследования показывают, что развитие побегов зависит от сетей факторов транскрипции, включая регуляторные пути KNOX, но их функции в чае до конца не выяснены. Из-за этих проблем необходимо провести углублённые исследования, чтобы выявить ключевые гены, регулирующие размер почек чая.

Комплексное исследование китайских учёных

Исследователи из Научно-исследовательского института чая Китайской академии сельскохозяйственных наук провели комплексное исследование, используя цифровое фенотипирование, геномный ассоциативный анализ и сравнительную транскриптомику. Результаты были опубликованы 20 февраля 2025 года в журнале Horticulture Research.

Команда изучила 280 различных образцов чая и выявила ген класса I KNOX, CsKNOX6, как основной негативный регулятор размера почек. Переэкспрессия CsKNOX6 в Arabidopsis thaliana значительно уменьшила площадь листьев, подтвердив его роль в ограничении роста органов.

Методы исследования

Используя фенотипирование на основе изображений, исследователи измерили длину, ширину, периметр и площадь почек у 280 образцов чая. Эти признаки демонстрировали непрерывную изменчивость и высокую наследуемость, что указывает на сильный генетический контроль.

Сравнительный анализ транскриптома выявил четыре гена-кандидата класса I KNOX с значительно более высокой экспрессией в сортах с маленькими почками. Геномный ассоциативный анализ выделил CsKNOX6 как наиболее вероятный ключевой регуляторный ген.

Валидация функции CsKNOX6

Чтобы подтвердить функцию CsKNOX6, команда переэкспрессировала его в Arabidopsis thaliana. Трансгенные растения демонстрировали аномальное развитие побегов и заметно меньшие листья, причём площадь листьев уменьшилась до 13% от уровня дикого типа.

Значение открытия

«Размер почек — это критический признак как для агрономической продуктивности, так и для рыночного качества чая. Идентификация CsKNOX6 предоставляет прямую генетическую мишень для селекции, включая улучшение с помощью маркеров», — подчеркнули исследователи.

«Хотя функциональные испытания на Arabidopsis дают убедительные доказательства, в будущем для подтверждения регуляторных механизмов у многолетних древесных растений потребуются генная редакция или трансгенная валидация на чайных растениях».

Перспективы

Идентификация CsKNOX6 открывает новые возможности для разработки чайных сортов с оптимизированным размером почек для различных целей производства, таких как премиальные сорта чая, вручную собранные вручную, или высокоурожайные сорта для механической уборки.

Этот ген может быть интегрирован в программы молекулярной селекции с помощью отбора маркеров SNP или подходов генной редакции для точной настройки роста. Кроме того, методы цифрового фенотипирования, использованные в этом исследовании, обеспечивают эффективную основу для оценки признаков побегов в больших коллекциях зародышевой плазмы.

В конечном итоге эта работа продвигает стратегии генетического улучшения, которые могут повысить урожайность чая, качество обработки и экономическую ценность.

Предоставлено:
Китайская академия наук.

Источник