由植物表皮细胞发育而来的表皮毛是植物长期适应外界环境胁迫而产生的一种特化结构，其广泛分布于陆生植物。植物表皮是植物与外界接触的第一道物理防御屏障，被认为在抵御病菌侵染和食草昆虫侵食、反射或散射强光和紫外光辐射而避免损害、形成一层隔热层而缓解低温冷害或高温热激胁迫等方面对植物幼嫩组织器官提供重要保护。茶毫是一种茶叶表皮毛，呈透明细长卷丝状，顶端无分叉，主要分布在幼嫩芽叶的背部，并随着幼叶成熟而自行脱落。大量研究表明茶毫内含有丰富多样的次生代谢物，对茶叶品质形成具有重要贡献，因而茶毫的多少已经成为茶叶品质高低的重要指标。幼芽嫩叶的覆盖茶毫的多少已经是名优茶的特征之一。然而茶毫在茶树如何响应多种生物和非生物逆境胁迫的分子机制目前尚不完全清楚。
2022年8月23日，Beverage Plant Research 在线发表了安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室赵剑课题组题为Roles of trichomes in the tea plant resistance against multiple abiotic and biotic stresses的研究论文，初步揭示了茶毫对茶树响应多种生物和非生物胁迫的分子机制。该研究首先分析了茶毫和去毫叶片转录组数据，发现大量与光信号转导和光折射相关基因在茶毫中显著高表达，如UVR8、HY5、TBR、ELIP2等。此外大量与抵御紫外胁迫的黄酮类化合物合成基因以及相应转录因子也都高表达在茶毫中，如FLS、MYB12等。这说明了茶毫在茶树中响应高光和紫外的生理功能。有趣的是这些茶毫中高表达的光信号转导以及黄酮类化合物合成相关基因表达显著受冷胁迫诱导，此外还包括已经被证实参与茶树冷胁迫响应的基因如UGT78A14和UGT91Q2也在茶毫中高表达。基于这些表达数据，本研究初步提出了茶毫在茶树抵御冷胁迫中可能的分子机制。在植物中，与生物胁迫相关的基因往往以基因家族方式存在，这对植物快速响应多重外界胁迫具有重要作用。转录组分析表明，茶毫中高表达与多种生物胁迫相关的基因家族，如LecRLK、POD、Laccase等，这些基因家族在茶毫中呈现整体高表达。此外一些已经被证实参与茶树生物胁迫响应的基因如TLP、KPI也在茶毫中高表达。这些数据进一步明确了茶毫在茶树抵御多种生物胁迫的重要贡献。此外，通过茶园连续的观察结果及生长和胁迫处理实验，该研究探索了茶毫多和茶毫少的多种栽培品种之间在抗虫害能力，及对紫外光辐射和高温胁迫在基因表达层面上的不同响应，反映了茶毫特异或富集表达的基因在逆境胁迫下的功能。这些对茶毫指数差异显著的茶树品种生物和非生物胁迫的分析，进一步证实了茶毫在抵御外界多重胁迫的重要功能。
Figure 1. Tea leaf trichomes play crucial roles in the photoprotection process.
安徽农业大学茶与食品科技学院李鹏辉副教授为第一作者，赵剑教授为通讯作者。福建农科院茶叶所陈常颂研究员和陈志辉副研究员等也参与了本研究。此研究受国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、国家重点研发计划、安徽农业大学神农学者人才计划等资助。
原文链接：https://doi.org/10.48130/BPR-2022-0014
关于Beverage Plant Research
Beverage Plant Research是一本开放获取的期刊，致力于传播饮料作物领域研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论和观点。主题范围包括但不限于饮料植物生物学、品质与化学分析、饮料植物与人类健康等。本刊由中国农业科学院茶叶研究所、中国茶叶学会与Maximum Academic Press联合出版，期刊主编由中国农业科学院茶叶研究所陈宗懋院士担任。
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投稿链接：
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