我國(guó)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(guò)增施鎂肥來(lái)促進(jìn)茶樹新梢含氮品質(zhì)成分如氨基酸的累積。然而，有關(guān)鎂如何促進(jìn)茶樹氮素吸收其背后分子調(diào)控機(jī)制鮮有報(bào)道。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所茶樹營(yíng)養(yǎng)與養(yǎng)分管理創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)對(duì)此進(jìn)行了深入研究并取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究結(jié)果在植物學(xué)經(jīng)典期刊《Plant Physiology》上發(fā)表。
CsGS1.1介導(dǎo)的茶樹鎂氮協(xié)同調(diào)控機(jī)制示意圖
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)置不同水平的鎂、氮交互營(yíng)養(yǎng)液水培和大田試驗(yàn)，分析了各處理下茶樹氮含量、含氮代謝物及基因表達(dá)模式變化，發(fā)現(xiàn)鎂缺乏可促進(jìn)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(qiáng)，而這種促進(jìn)作用在低氮條件下更為明顯(圖示)。15N示蹤進(jìn)一步證實(shí)當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液中補(bǔ)充鎂后，茶樹根部對(duì)氮的吸收增強(qiáng)?；诩訖?quán)基因相關(guān)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)發(fā)現(xiàn)，氮代謝關(guān)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(dá)后，超表達(dá)株系表現(xiàn)出耐缺鎂和氮同化增強(qiáng)的表型;上述研究說(shuō)明CsGS1.1介導(dǎo)的氮同化在轉(zhuǎn)錄水平上被鎂調(diào)控(圖示)。此外，團(tuán)隊(duì)從2017年開始在田間設(shè)置了不同水平鎂/氮交互試驗(yàn)，從實(shí)際生產(chǎn)中證明低氮高鎂施肥條件下，茶樹品質(zhì)最佳。
當(dāng)前我國(guó)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(yán)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(shù)需求。本研究明確CsGS1.1在茶樹鎂氮協(xié)同中的生物學(xué)功能和鎂營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)茶樹氮肥利用效率的分子機(jī)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(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
來(lái)源：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所網(wǎng)站
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