Взаимосвязь фосфатной и жасмонатной сигнальных путей в чайном растении

Катехины — ключевые активные компоненты чая, обладающие защитным действием против диабета, рака и сердечно-сосудистых заболеваний. Однако их биосинтез сильно зависит от условий среды, особенно от доступности фосфата (Pi), которого часто не хватает в почвах чайных плантаций.

Этот дефицит может негативно влиять на качество чая, нарушая накопление вторичных метаболитов. Учёные из Чжэцзянской академии сельскохозяйственных наук в исследовании, опубликованном в Horticulture Research, изучили сложное взаимодействие между фосфатной сигнализацией и жасмонатным (JA) путём в чайном растении.

Были идентифицированы два ключевых транскрипционных фактора фосфатной сигнализации — CsPHR1 и CsPHR2 (Phosphate Starvation Response, PHR), а также репрессор жасмонатного пути CsJAZ3 (JAZ, Jazmonate Zim Domain). Вместе эти элементы регулируют биосинтез катехинов в ответ на уровень питательных веществ и гормональные сигналы.

Исследование показало, что дефицит фосфата активирует через CsPHR1 и CsPHR2 ключевые гены биосинтеза катехинов, повышая экспрессию CsANR1 (anthocyanidin reductase, ANR) и CsMYB5c (Myeloblastosis, MYB). Репрессор фосфатного пути CsSPX1 ингибирует действие CsPHR1 и CsPHR2, тонко настраивая ответ на доступность фосфата.

Также было обнаружено, что CsJAZ3 взаимодействует с CsPHR1 и CsPHR2, связывая жасмонатную сигнализацию с фосфатной регуляцией. Это взаимодействие важно для балансировки адаптивного ответа растения на стресс от нехватки питательных веществ и гормональные изменения, что влияет на содержание катехинов и качество чая.

«Наше исследование раскрывает сложную регуляторную сеть, в которой пересекаются фосфатный и жасмонатный пути, контролируя биосинтез катехинов в чайном растении», — отметил старший автор работы доктор Гаоцзе Хун.

Открытие регуляторного модуля CsPHRs-CsJAZ3 открывает значительные возможности для чайной индустрии. Стратегическое манипулирование этими путями может повысить уровень катехинов, улучшив качество и пользу чая для здоровья. Эти данные могут лечь в основу оптимизированных методов выращивания для повышения эффективности использования питательных веществ, снижения экологического стресса и увеличения экономической и пищевой ценности чая.