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A novel TcS allele conferring the high-theacrine and low-caffeine traits and having potential use in tea plant breeding.

高テアクリン・低カフェイン形質を付与する新規TcS対立遺伝子と茶育種への利用可能性 (機械翻訳の邦題)

Horticulture research2022Zhong H, Wang Y, Qu FR, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2022
出典
doi.org
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出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
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確認段階
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公開

日本語要約(機械生成)

本研究は、テアクリンを含まない‘中茶302’とテアクリンを多く含む‘乳源苦茶’(RY)を交雑したF1集団を用いて、テアクリン蓄積の原因遺伝子を特定した。テアクリン含量はカフェイン含量と高い負の相関を示した。BSR-seq解析、分子マーカー、遺伝子発現解析により、テアクリン合成酵素(TcS)遺伝子が候補遺伝子として同定された。TcSは核と細胞質に局在し、基質を供与した形質転換タバコでテアクリンの生成が確認された。また、in vitro酵素活性実験により241番目のアミノ酸残基が鍵残基であることが示された。さらに、RYのTcSプロモーター領域には234bpの欠失と271bpの挿入があり、プロモーター活性が高いことがGUS染色とデュアルルシフェラーゼアッセイで確認された。最後に、RYの子孫で高テアクリン個体と共分離する分子マーカーを開発した。これらの結果は、RYの新規TcS対立遺伝子が高テアクリン・低カフェイン形質を生じさせ、開発した機能マーカーが特徴的な茶品種の育種に有用であることを示す。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Theacrine (1,3,7,9-tetramethyluric acid) is a natural product with remarkable pharmacological activities such as antidepressant, sedative and hypnotic activities, while caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) has certain side effects to special populations. Hence, breeding tea plants with high theacrine and low caffeine will increase tea health benefits and promote consumption. In this study, we construct an F1 population by crossing 'Zhongcha 302' (theacrine-free) and a tea germplasm 'Ruyuan Kucha' (RY, theacrine-rich) to identify the causal gene for accumulating theacrine. The results showed that the content of theacrine was highly negatively correlated with caffeine (R2 > 0.9). Bulked segregant RNA sequencing analysis, molecular markers and gene expression analysis indicated that the theacrine synthase (TcS) gene was the candidate gene. The TcS was located in the nucleus and cytoplasm, and the theacrine can be detected in stably genetic transformed tobacco by feeding the substrate 1,3,7-trimethyluric acid. Moreover, an in vitro enzyme activity experiment revealed that the 241st amino acid residue was the key residue. Besides, we amplified the promoter region in several tea accessions with varied theacrine levels, and found a 234-bp deletion and a 271-bp insertion in RY. Both GUS histochemical analysis and dual-luciferase assay showed that TcS promoter activity in RY was relatively high. Lastly, we developed a molecular marker that is co-segregate with high-theacrine individuals in RY's offspring. These results demonstrate that the novel TcS allele in RY results in the high-theacrine and low-caffeine traits and the developed functional marker will facilitate the breeding of characteristic tea plants.

DOI 10.1093/hr/uhac191

PMID 36338849

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