Naukowcy zidentyfikowali kluczowy gen CsKNOX6, który bezpośrednio reguluje wielkość pąków roślin herbaty (Camellia sinensis ), otwierając drzwi do skuteczniejszych programów hodowlanych poprawiających plony i jakość. Odkrycie to, opublikowane w czasopiśmie Horticulture Research, zapewnia cel genetyczny umożliwiający dostrojenie odmian herbaty tak, aby odpowiadały różnym celom produkcyjnym, od wysokiej jakości ręcznie zbieranej herbaty po wysokowydajny zmechanizowany zbiór.
Znaczenie wielkości pąków w produkcji herbaty
Herbata to jeden z najczęściej spożywanych napojów na świecie, uprawiany w ponad 60 krajach. Wielkość pąków herbaty, zwykle zbieranych w formie „jednego pączka i dwóch liści”, bezpośrednio wpływa zarówno na ilość, jak i jakość świeżych liści. Różne odmiany herbaty wymagają określonej wielkości pąków i liści, aby zapewnić optymalne przetwarzanie. Przez wiele lat ograniczone zrozumienie mechanizmów molekularnych kontrolujących wielkość nerek utrudniało wysiłki na rzecz poprawy genetycznej.
Identyfikacja CsKNOX6 jako kluczowego regulatora
Zespół kierowany przez dr Zedana Chena z Instytutu Badań nad Herbatą Chińskiej Akademii Nauk Rolniczych przeanalizował różnorodność genetyczną 280 próbek herbaty, określając ilościowo długość, szerokość i powierzchnię pąków. Ich badanie ujawniło silną kontrolę genetyczną wielkości nerek, przy czym cechy wykazują normalny rozkład i wysoką odziedziczalność. Porównawcza analiza transkryptomiczna roślin herbaty o ekstremalnych rozmiarach pąków zidentyfikowała cztery geny KNOX o znacznie wyższej ekspresji u odmian o mniejszych pąkach. Następnie mapowanie asocjacji genomu wskazało CsKNOX6 jako najbardziej prawdopodobny kluczowy regulator.
Potwierdzenie funkcjonalności w Arabidopsis
Aby potwierdzić rolę CsKNOX6, naukowcy dokonali nadekspresji genu w roślinie modelowej Arabidopsis thaliana. Transgeniczna odmiana Arabidopsis wykazywała zmniejszony wzrost pędów i znacznie zmniejszoną wielkość liści — powierzchnia liści została zmniejszona jedynie do 13% poziomu typu dzikiego. Ten dowód funkcjonalny potwierdza wniosek, że CsKNOX6 działa jako negatywny regulator wielkości pąków i liści.
Konsekwencje dla hodowli i przyszłych badań
Odkrycie CsKNOX6 zapewnia bezpośredni cel genetyczny dla selektywnej hodowli. Chociaż badania funkcjonalne Arabidopsis dostarczają mocnych dowodów, konieczna będzie przyszła walidacja na roślinach herbaty z wykorzystaniem edycji genów lub metod transgenicznych. Odkrycie to kładzie podwaliny pod strategie precyzyjnej hodowli mające na celu poprawę wydajności, jednorodności i przydatności odmian herbaty. Gen można zintegrować z programami hodowli molekularnej przy użyciu metod selekcji markerów SNP lub edycji genów w celu precyzyjnego dostrojenia wzrostu i rozwoju.
„Wielkość pąków jest cechą krytyczną zarówno dla produktywności agronomicznej, jak i jakości rynkowej herbaty” – podsumowali naukowcy.
Ten przełom otwiera nowe możliwości w opracowywaniu odmian herbaty o zoptymalizowanej wielkości pąków do różnych celów produkcyjnych, od wysokiej jakości herbaty zbieranej ręcznie po wysokowydajny zmechanizowany zbiór.
Źródło: Zhang, S. i in. (2025). Integracja cyfrowego fenotypowania, GWAS i analizy transkryptomicznej ujawniła kluczowy gen określający wielkość pąków rośliny herbaty (Camellia sinensis ). Badania ogrodnicze, 12 (6), uhaf051. doi: 10.1093/godz./uhaf051
