南湖新聞網訊（通訊員 張泓）近日，華中農業大學園藝林學學院、果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室茶樹種質資源與遺傳育種團隊在Genome biology上在線發表了題為“Differential epigenetic regulation by blue and UV-A light reveals the key role of CsSDG36-mediated H3K4 methylation in leaf development and secondary metabolism in Camellia sinensis”的研究論文。該研究首次系統揭示了藍光與UV-A通過組蛋白修飾調控茶樹葉片發育及品質成分合成的表觀遺傳機制，為“高山云霧出好茶”的古老諺語提供了科學依據。
作為我國重要的木本經濟作物，茶樹（Camellia sinensis （L.） O. Kuntze）在農業供給側改革、精準扶貧、鄉村振興等方面發揮著重要作用。2020年全國茶園的種植面積已達到4747.69萬畝，干毛茶產量298.6萬噸。
茶葉因其豐富的次級代謝產物（如兒茶素、咖啡堿和茶氨酸）具有極高的營養和健康價值。諺語“高山云霧出好茶”，表明環境因素與植物的風味形成和生理過程高度相關。然而，其背后的表觀遺傳機制尚不明確。
團隊以高海拔云霧環境能夠保留更多短波長的藍光和UV-A光為切入點，結合表觀基因組、轉錄組、生理組及代謝組等多組學手段，深入解析了不同波長光照下茶樹葉片結構發育及多種次生代謝物（包括黃酮類、茶氨酸、咖啡堿與β-胡蘿卜素等）的合成規律。結果顯示，藍光照射會顯著增加茶樹葉片的氣孔密度和葉肉組織厚度，而UV-A光則能提高葉綠素含量。同時，不同波長光照引起的組蛋白修飾模式變化，與茶樹中黃酮類、茶氨酸、咖啡堿等重要品質成分的差異性積累密切相關，凸顯了表觀遺傳調控在茶樹光響應中的關鍵作用。進一步功能研究指出，隱花色素和向光素在光適應過程中發揮多樣性調控作用。同時，組蛋白甲基轉移酶CsSDG36介導的H3K4位點甲基化被確認在光信號影響葉片發育和次生代謝物合成中具有關鍵作用。
此項研究通過構建藍光和UV-A光照條件下茶樹表觀遺傳修飾、轉錄組、生理組及代謝組響應的全景圖譜，深入闡釋了光受體與表觀遺傳機制的協同作用影響茶樹發育與品質。該成果為科學調控茶樹生長環境和優化光照條件提供了科學依據，為茶樹優質新品種培育開辟了新的基因及表觀遺傳調控靶點，以助力茶產業實現可持續發展和高質量生產。
華中農業大學園藝林學學院茶學系郭飛副教授為該論文的通訊作者，副教授王璞和博士研究生張泓為該論文的第一作者。華中農業大學茶學系倪德江教授和王郁講師參與了該論文的指導工作，已畢業碩士研究生葛悅、胡靜，碩士研究生陳彬睿，本科生陰永利也參與了本研究工作。該項目依托于華中農業大學果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室平臺，受到國家重點研發計劃項目、云南省科技廳科技規劃項目和湖北省園藝作物種質資源項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s13059-025-03618-2
審核人 郭飛 王璞
日期：2025-06-11
作為我國重要的木本經濟作物，茶樹（Camellia sinensis （L.） O. Kuntze）在農業供給側改革、精準扶貧、鄉村振興等方面發揮著重要作用。2020年全國茶園的種植面積已達到4747.69萬畝，干毛茶產量298.6萬噸。
茶葉因其豐富的次級代謝產物（如兒茶素、咖啡堿和茶氨酸）具有極高的營養和健康價值。諺語“高山云霧出好茶”，表明環境因素與植物的風味形成和生理過程高度相關。然而，其背后的表觀遺傳機制尚不明確。
團隊以高海拔云霧環境能夠保留更多短波長的藍光和UV-A光為切入點，結合表觀基因組、轉錄組、生理組及代謝組等多組學手段，深入解析了不同波長光照下茶樹葉片結構發育及多種次生代謝物（包括黃酮類、茶氨酸、咖啡堿與β-胡蘿卜素等）的合成規律。結果顯示，藍光照射會顯著增加茶樹葉片的氣孔密度和葉肉組織厚度，而UV-A光則能提高葉綠素含量。同時，不同波長光照引起的組蛋白修飾模式變化，與茶樹中黃酮類、茶氨酸、咖啡堿等重要品質成分的差異性積累密切相關，凸顯了表觀遺傳調控在茶樹光響應中的關鍵作用。進一步功能研究指出，隱花色素和向光素在光適應過程中發揮多樣性調控作用。同時，組蛋白甲基轉移酶CsSDG36介導的H3K4位點甲基化被確認在光信號影響葉片發育和次生代謝物合成中具有關鍵作用。
此項研究通過構建藍光和UV-A光照條件下茶樹表觀遺傳修飾、轉錄組、生理組及代謝組響應的全景圖譜，深入闡釋了光受體與表觀遺傳機制的協同作用影響茶樹發育與品質。該成果為科學調控茶樹生長環境和優化光照條件提供了科學依據，為茶樹優質新品種培育開辟了新的基因及表觀遺傳調控靶點，以助力茶產業實現可持續發展和高質量生產。
華中農業大學園藝林學學院茶學系郭飛副教授為該論文的通訊作者，副教授王璞和博士研究生張泓為該論文的第一作者。華中農業大學茶學系倪德江教授和王郁講師參與了該論文的指導工作，已畢業碩士研究生葛悅、胡靜，碩士研究生陳彬睿，本科生陰永利也參與了本研究工作。該項目依托于華中農業大學果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室平臺，受到國家重點研發計劃項目、云南省科技廳科技規劃項目和湖北省園藝作物種質資源項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s13059-025-03618-2
審核人 郭飛 王璞
日期：2025-06-11
