我國茶園主要分布在酸性紅壤區(qū)域，鎂養(yǎng)分普遍較低，不利于茶葉品質(zhì)形成。因此，生產(chǎn)上常通過增施鎂肥來促進茶樹新梢含氮品質(zhì)成分如氨基酸的累積。然而，有關鎂如何促進茶樹氮素吸收其背后分子調(diào)控機制鮮有報道。中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所茶樹營養(yǎng)與養(yǎng)分管理創(chuàng)新團隊對此進行了深入研究并取得重要進展。相關研究結果在植物學經(jīng)典期刊《Plant Physiology》上發(fā)表。
CsGS1.1介導的茶樹鎂氮協(xié)同調(diào)控機制示意圖
研究團隊通過設置不同水平的鎂、氮交互營養(yǎng)液水培和大田試驗，分析了各處理下茶樹氮含量、含氮代謝物及基因表達模式變化，發(fā)現(xiàn)鎂缺乏可促進茶樹根部氮和氨基酸的累積、增施鎂后茶樹氮代謝水平增強，而這種促進作用在低氮條件下更為明顯(圖示)。15N示蹤進一步證實當營養(yǎng)液中補充鎂后，茶樹根部對氮的吸收增強?；诩訖嗷蛳嚓P網(wǎng)絡分析(WGCNA)發(fā)現(xiàn)，氮代謝關鍵基因谷氨酰胺合成酶編碼基因(CsGS1.1)受鎂調(diào)控顯著;將該基因在模式植物擬南芥中超量表達后，超表達株系表現(xiàn)出耐缺鎂和氮同化增強的表型;上述研究說明CsGS1.1介導的氮同化在轉(zhuǎn)錄水平上被鎂調(diào)控(圖示)。此外，團隊從2017年開始在田間設置了不同水平鎂/氮交互試驗，從實際生產(chǎn)中證明低氮高鎂施肥條件下，茶樹品質(zhì)最佳。
當前我國50%以上茶園存在施肥不合理現(xiàn)象，不僅造成養(yǎng)分利用率低和環(huán)境污染，也嚴重制約了茶葉品質(zhì)提升。優(yōu)化茶園養(yǎng)分管理策略是茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要技術需求。本研究明確CsGS1.1在茶樹鎂氮協(xié)同中的生物學功能和鎂營養(yǎng)促進茶樹氮肥利用效率的分子機制，直接為茶樹氮高效育種提供了重要的基因資源，也為制定茶園養(yǎng)分管理策略提供了新的思路。
該研究得到了中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程、國家自然科學基金、浙江省自然科學基金等項目的支持。
來源：中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所網(wǎng)站
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