7月25日,记者从中南林业科技大学获悉,该校林学院袁德义教授团队日前在国际学术期刊《Industrial Crops & Products》(《工业作物与产品》)上发表研究论文称,在世界范围内首次通过代谢组发现类黄酮是油茶种子中占比最多的代谢物,利用细胞学观测类黄酮的分布并证实其在种皮中大量累积。
油茶种子中含有丰富的类黄酮。类黄酮是抗血栓、抗心肌缺血和抗痴呆药物的主要有效物质之一。科研人员虽然已经对油茶进行了类黄酮的药理学研究,但油茶类黄酮生物合成的相关研究非常有限,类黄酮在油茶中积累和生物合成的分子机制仍然不清楚。
“倘若利用油茶种子提取类黄酮,会与茶油生产冲突。”袁德义说,油茶种子用于榨油时仅利用种仁,种皮则被丢弃;同时,油茶种子的种仁中类黄酮含量很低,而类黄酮含量高的种仁生产出的茶油口感发苦。
研究人员通过细胞学观测清晰地发现类黄酮在油茶种皮中大量累积,未来生产中可直接利用种皮提取类黄酮,且不影响茶油产量。
团队结合代谢组学、转录组学、高效液相色谱、细胞学观察和外源茉莉酸甲酯处理,揭示了油茶种子在发育过程中类黄酮合成和积累的机制。油茶种子发育进程中共鉴定到52个差异积累的类黄酮化合物和124个参与类黄酮生物合成的差异表达结构基因。加权基因共表达网络分析表明MYC2、bHLH3、bHLH18、MYB44、MYB86、WRKY26和WRKY32等是调控类黄酮生物合成的关键转录因子。
此外,外源茉莉酸甲酯影响了油茶种子中类黄酮的积累。外源茉莉酸甲酯可以直接或间接调控类黄酮生物合成基因,从而增加多种类黄酮的积累。转录因子bHLH3、bHLH18、MYC2、MYB44和WRKY26参与茉莉酸甲酯介导的类黄酮生物合成。
该研究解析了类黄酮的动态积累和参与类黄酮生物合成的复杂调控网络,鉴定的调控因子不仅有助于为类黄酮生物合成的深入研究提供分子基础,而且为进一步促进油茶的综合利用提供了科学依据。
中南林业科技大学宋启玲博士为该论文第一作者,袁德义教授和中南林业科技大学龚文芳副教授为该论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目(2018YFD1000603)、湖南省自然科学基金(2020JJ5968)、中南林业科技大学高级人才科学研究基金(2018YJ002)、湖南省教育厅重点项目(20A524)、湖南省研究生科研创新项目(CX20210853)的联合资助。
初审:许治远
复审:傅仁斌
终审:袁万茂