Исследователи идентифицировали ключевой ген, CsKNOX6, который напрямую регулирует размер почек чайных растений (Camellia sinensis ), открывая двери для более эффективных программ селекции с целью повышения урожайности и качества. Это открытие, опубликованное в журнале Horticulture Research, предоставляет генетическую мишень для точной настройки сортов чая в соответствии с различными производственными целями: от высококачественного чая, собираемого вручную, до высокоурожайного механизированного сбора.
Важность размера почек в производстве чая
Чай — один из самых потребляемых напитков в мире, культивируемый более чем в 60 странах. Размер чайных почек, обычно собираемых как «одна почка и два листа», напрямую влияет как на количество, так и на качество свежих листьев. Различные сорта чая требуют определенных размеров почек и листьев для оптимальной обработки. В течение многих лет ограниченное понимание молекулярных механизмов, контролирующих размер почек, препятствовало усилиям по генетическому улучшению.
Идентификация CsKNOX6 в качестве ключевого регулятора
Команда под руководством доктора Цзедана Чена из Института чайных исследований Китайской академии сельскохозяйственных наук проанализировала генетическое разнообразие 280 образцов чая, количественно оценив длину, ширину и площадь почек. Их исследование выявило сильный генетический контроль над размером почек, при этом признаки демонстрировали нормальное распределение и высокую наследуемость. Сравнительный транскриптомный анализ чайных растений с экстремальными размерами почек выявил четыре гена KNOX с значительно более высокой экспрессией в сортах с меньшими почками. Ассоциативное картирование генома затем точно указало на CsKNOX6 в качестве наиболее вероятного ключевого регулятора.
Функциональное подтверждение в Arabidopsis
Чтобы подтвердить роль CsKNOX6, исследователи сверхэкспрессировали ген в Arabidopsis thaliana, модельном растении. Трансгенная Arabidopsis демонстрировала замедленный рост побегов и значительно уменьшенный размер листьев — площадь листьев сократилась всего до 13% от уровня дикого типа. Это функциональное доказательство подтверждает вывод о том, что CsKNOX6 действует как отрицательный регулятор размера почек и листьев.
Последствия для селекции и будущих исследований
Открытие CsKNOX6 предоставляет прямую генетическую мишень для селекционного разведения. Хотя функциональное тестирование в Arabidopsis предоставляет веские доказательства, будущая валидация в чайных растениях с помощью редактирования генов или трансгенных подходов будет необходима. Это открытие закладывает основу для стратегий точной селекции, направленных на улучшение урожайности, однородности и пригодности сортов чая. Ген можно интегрировать в молекулярные программы селекции с помощью отбора по SNP-маркерам или подходов редактирования генов для точной настройки роста и развития.
«Размер почки является критически важным признаком как для агрономической продуктивности, так и для рыночного качества чая», — заключили ученые.
Этот прорыв открывает новые возможности для разработки сортов чая с оптимизированным размером почки для различных производственных целей: от высококачественного чая, собираемого вручную, до высокоурожайного механизированного сбора.
Ссылка: Zhang, S., et al. (2025). Integration of digital phenotyping, GWAS, and transcriptomic analysis revealed a key gene for bud size in tea plant (Camellia sinensis ). Horticulture Research, 12 (6), uhaf051. doi: 10.1093/hr/uhaf051
