Дослідники ідентифікували ключовий ген, CsKNOX6, який безпосередньо регулює розмір бруньок у чайних рослин (Camellia sinensis ), відкриваючи двері для більш ефективних програм селекції для підвищення врожайності та якості. Це відкриття, опубліковане в журналі Horticulture Research, забезпечує генетичну мішень для тонкого налаштування сортів чаю відповідно до різних цілей виробництва, від високоякісного чаю, зібраного вручну, до високоврожайного механізованого збирання.
Важливість розміру бутонів у виробництві чаю
Чай є одним із найбільш споживаних напоїв у світі, культивується більш ніж у 60 країнах. Розмір чайних бруньок, які зазвичай збирають як «одна брунька і два листки», безпосередньо впливає як на кількість, так і на якість свіжого листя. Різні сорти чаю вимагають певного розміру бутонів і листя для оптимальної обробки. Протягом багатьох років обмежене розуміння молекулярних механізмів, які контролюють розмір нирок, перешкоджало зусиллям щодо генетичного вдосконалення.
Ідентифікація CsKNOX6 як ключового регулятора
Команда під керівництвом доктора Зедана Чена з Інституту досліджень чаю Китайської академії сільськогосподарських наук проаналізувала генетичне різноманіття 280 зразків чаю, визначивши довжину, ширину та площу бутонів. Їхнє дослідження виявило сильний генетичний контроль розміру нирки з ознаками, що демонструють нормальний розподіл і високу спадковість. Порівняльний транскриптомний аналіз рослин чаю з екстремальними розмірами бруньок виявив чотири гени KNOX зі значно вищою експресією в сортах із меншими бруньками. Картування асоціації генома потім точно визначило CsKNOX6 як найбільш ймовірний ключовий регулятор.
Функціональне підтвердження в Arabidopsis
Щоб підтвердити роль CsKNOX6, дослідники підвищили експресію гена в Arabidopsis thaliana, модельній рослині. Трансгенний Arabidopsis продемонстрував знижений ріст пагонів і значно зменшений розмір листя — площа листя зменшилася лише до 13% від рівня дикого типу. Ці функціональні докази підтверджують висновок, що CsKNOX6 діє як негативний регулятор розміру бутонів і листя.
Наслідки для селекції та майбутніх досліджень
Відкриття CsKNOX6 забезпечує пряму генетичну мішень для селекційного розведення. Хоча функціональне тестування на Arabidopsis надає переконливі докази, у майбутньому буде необхідно перевірити чайні рослини за допомогою редагування генів або трансгенних підходів. Це відкриття закладає основу для стратегій точної селекції, спрямованих на підвищення врожайності, однорідності та придатності сортів чаю. Ген можна інтегрувати в програми молекулярної селекції з використанням селекції маркерів SNP або підходів до редагування генів для точного налаштування росту та розвитку.
«Розмір бруньки є критичною характеристикою як для агрономічної продуктивності, так і для ринкової якості чаю», — підсумували вчені.
Цей прорив відкриває нові можливості для розробки сортів чаю з оптимізованим розміром бруньок для різноманітних виробничих цілей, від високоякісного чаю, зібраного вручну, до високоврожайного механізованого збору.
Посилання: Zhang, S., et al. (2025). Інтеграція цифрового фенотипування, GWAS і транскриптомного аналізу виявила ключовий ген, що визначає розмір бутонів у чайної рослини (Camellia sinensis ). Дослідження садівництва, 12 (6), uhaf051. doi: 10.1093/hr/uhaf051
