华中农业大学学者揭示蓝光与UV-A光通过表观遗传调控茶树叶片发育与次生代谢的分子机制

南湖新闻网讯（通讯员 张泓）近日，华中农业大学园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室茶树种质资源与遗传育种团队在Genome biology上在线发表了题为“Differential epigenetic regulation by blue and UV-A light reveals the key role of CsSDG36-mediated H3K4 methylation in leaf development and secondary metabolism in Camellia sinensis”的研究论文。该研究首次系统揭示了蓝光与UV-A通过组蛋白修饰调控茶树叶片发育及品质成分合成的表观遗传机制，为“高山云雾出好茶”的古老谚语提供了科学依据。
 
　　作为我国重要的木本经济作物，茶树（Camellia sinensis （L.） O. Kuntze）在农业供给侧改革、精准扶贫、乡村振兴等方面发挥着重要作用。2020年全国茶园的种植面积已达到4747.69万亩，干毛茶产量298.6万吨。
 
　　茶叶因其丰富的次级代谢产物（如儿茶素、咖啡碱和茶氨酸）具有极高的营养和健康价值。谚语“高山云雾出好茶”，表明环境因素与植物的风味形成和生理过程高度相关。然而，其背后的表观遗传机制尚不明确。
 
　　团队以高海拔云雾环境能够保留更多短波长的蓝光和UV-A光为切入点，结合表观基因组、转录组、生理组及代谢组等多组学手段，深入解析了不同波长光照下茶树叶片结构发育及多种次生代谢物（包括黄酮类、茶氨酸、咖啡碱与β-胡萝卜素等）的合成规律。结果显示，蓝光照射会显著增加茶树叶片的气孔密度和叶肉组织厚度，而UV-A光则能提高叶绿素含量。同时，不同波长光照引起的组蛋白修饰模式变化，与茶树中黄酮类、茶氨酸、咖啡碱等重要品质成分的差异性积累密切相关，凸显了表观遗传调控在茶树光响应中的关键作用。进一步功能研究指出，隐花色素和向光素在光适应过程中发挥多样性调控作用。同时，组蛋白甲基转移酶CsSDG36介导的H3K4位点甲基化被确认在光信号影响叶片发育和次生代谢物合成中具有关键作用。
 
　　此项研究通过构建蓝光和UV-A光照条件下茶树表观遗传修饰、转录组、生理组及代谢组响应的全景图谱，深入阐释了光受体与表观遗传机制的协同作用影响茶树发育与品质。该成果为科学调控茶树生长环境和优化光照条件提供了科学依据，为茶树优质新品种培育开辟了新的基因及表观遗传调控靶点，以助力茶产业实现可持续发展和高质量生产。
 
　　华中农业大学园艺林学学院茶学系郭飞副教授为该论文的通讯作者，副教授王璞和博士研究生张泓为该论文的第一作者。华中农业大学茶学系倪德江教授和王郁讲师参与了该论文的指导工作，已毕业硕士研究生葛悦、胡静，硕士研究生陈彬睿，本科生阴永利也参与了本研究工作。该项目依托于华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室平台，受到国家重点研发计划项目、云南省科技厅科技规划项目和湖北省园艺作物种质资源项目的资助。
 
　　论文链接：https://doi.org/10.1186/s13059-025-03618-2
 
　　审核人 郭飞 王璞



日期：2025-06-11