Метаболомный и транскриптомный анализ выявляет особенности накопления и регуляции флавоноидов чая и кофеина у китайских сортов (Camellia sinensis var. sinensis) и ассамских сортов (C. sinensis var. assamica)

Флавоноиды и кофеин — основные вторичные метаболиты чайного растения, обладающие полезной для здоровья человека биологической активностью; пути их биосинтеза и регуляторные сети подробно изучены. Однако особенности накопления флавоноидов и кофеина у различных сортов чая исследованы недостаточно. В настоящей работе с помощью метаболомного и транскриптомного анализа изучали различия в накоплении и регуляции флавоноидов и кофеина у китайских сортов, включая группу «BTSC» с зелёными листьями, группу «BTZY» с пурпурной окраской листьев и группу «MYC», объединяющую сорта с зелёными листьями. Большинство флавоноидов в группе «MYC» накапливалось в меньших количествах; однако общее содержание антоцианов в ней было выше, чем в группе «BTSC», но ниже, чем в группе «BTZY». В группе «BTZY» экспрессия гена ANS (синтазы антоцианов) была значительно повышена, что, предположительно, имело ключевое значение для накопления антоцианов. Кроме того, в группах «BTSC» и «BTZY» в больших количествах накапливались этерифицированные катехины. Вероятно, повышенному накоплению катехинов, этерифицированных галловой кислотой, способствовали гены SCPL1A (ацилтрансферазы типа 1A, подобные сериновой карбоксипептидазе) и UGGT (UDP-глюкоза:галлоил-1-O-β-D-глюкозилтрансфераза). Интересно, что в группе «MYC» содержание кофеина было значительно ниже. Анализ методом ОТ-кПЦР показал, что дефицит экспрессии TCS1 (теинсинтазы 1) был ключевым фактором недостаточного накопления кофеина в группе «MYC». В промоторной области гена TCS1 обнаружено несколько элементов MYB/MYB-подобного типа; большинство генов MYB преимущественно экспрессировалось в группе «MYC», что указывает на возможную роль некоторых из них как негативных регуляторов биосинтеза кофеина у чайных растений. Настоящее исследование раскрывает особенности накопления метаболитов и ключевую регуляторную сеть, что создаёт основу для отбора и выведения сортов чая.