Erforschung der Wechselwirkung zwischen Phosphatsignalisierung und Jasmonatwegen in Teepflanzen

Catechine, die Hauptwirkstoffe des Tees, sind für ihre schützende Wirkung gegen Krankheiten wie Diabetes, Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bekannt. Allerdings ist ihre Biosynthese sehr empfindlich gegenüber Umweltfaktoren, insbesondere der Verfügbarkeit von Phosphat (Pi), das in den Böden, auf denen Tee angebaut wird, oft knapp ist.

Dieser Mangel kann die Qualität des Tees beeinträchtigen, indem er die Ansammlung sekundärer Metaboliten stört. Angesichts dieser Herausforderungen besteht ein dringender Bedarf, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die die Catechinproduktion unter unterschiedlichen Ernährungsbedingungen steuern.

Hergestellt von Wissenschaftlern der Zhejiang Academy of Agricultural Sciences und veröffentlicht in GartenbauforschungStudie untersucht das komplexe Zusammenspiel zwischen Phosphatsignalisierung und Jasmonat (JA)-Signalwegen in Teepflanzen.

Die Forscher identifizierten zwei wichtige Transkriptionsfaktoren, CsPHR1 und CsPHR2 (Phosphate Starvation Response, PHR), die an der Phosphatsignalisierung beteiligt sind, und CsJAZ3 (JAZ, Jazmonate Zim Domain), einen Repressor des Jasmonat-Signalwegs. Zusammen regulieren diese Elemente die Catechin-Biosynthese als Reaktion auf Nährstoffniveaus und hormonelle Signale und liefern neue Einblicke in die genetische Kontrolle der Teequalität.

Untersuchungen zeigen, dass Phosphatmangel über CsPHR1 und CsPHR2 Gene aktiviert, die für die Catechin-Biosynthese wichtig sind, und die Expression von CsANR1 (Anthocyanidinreduktase, ANR) und CsMYB5c (Myeloblastose, MYB) erhöht, die für die Produktion von Catechin essentiell sind. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass CsSPX1, ein Repressor des Phosphatwegs, die Wirkung von CsPHR1 und CsPHR2 hemmt und dadurch die Reaktion auf die Phosphatverfügbarkeit anpasst.

Die Studie zeigt auch, dass CsJAZ3 mit CsPHR1 und CsPHR2 interagiert und die Jasmonat-Signalisierung mit der Phosphatregulation verknüpft. Dieses Zusammenspiel ist wichtig für den Ausgleich der adaptiven Reaktion der Pflanze auf Ernährungsstress und hormonelle Veränderungen und beeinflusst dadurch den Catechingehalt und die Gesamtqualität des Tees.

Dr. Gaojie Hong, Hauptautor, kommentierte: „Unsere Studie zeigt ein komplexes regulatorisches Netzwerk, in dem sich Phosphat- und Jasmonatwege kreuzen, um die Catechin-Biosynthese in Teepflanzen zu steuern. Diese Informationen vertiefen nicht nur unser Verständnis des Teestoffwechsels, sondern bieten auch mögliche Strategien zur Verbesserung der Teequalität durch präzises genetisches und Umweltmanagement. »

Die Identifizierung des Regulierungsmoduls CsPHRs-CsJAZ3 eröffnet der Teeindustrie erhebliche Chancen. Durch die strategische Manipulation dieser Wege ist es möglich, den Catechinspiegel zu erhöhen und dadurch sowohl die Qualität als auch die gesundheitlichen Vorteile von Tee zu verbessern. Diese Erkenntnisse können in die Entwicklung optimierter Anbaupraktiken einfließen, die die Nährstoffeffizienz verbessern, Umweltbelastungen minimieren und den wirtschaftlichen und ernährungsphysiologischen Wert von Tee steigern, wodurch er zu einer nachhaltigeren Kulturpflanze für die Zukunft wird.