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Deeply functional identification of TCS1 alleles provides efficient technical paths for low-caffeine breeding of tea plants.

TCS1対立遺伝子の深い機能同定による低カフェインチャ育種の効率的な技術経路の提供 (機械翻訳の邦題)

Horticulture research2023Wang Y, Liu YF, Wei MY, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

記録の確認項目

研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2023
出典
doi.org
抄録の表示
表示あり
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
確認期限内
確認段階
自動処理
記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

茶のカフェインは興奮作用を持つが、過剰摂取は不眠などを引き起こすため、低カフェイン茶の需要がある。本研究では、茶カフェイン合成酵素遺伝子TCS1の新規対立遺伝子TCS1hを同定し、その酵素活性を解析した。その結果、TCS1hはテオブロミン合成酵素とカフェイン合成酵素の両方の活性を持つことが分かった。また、部位特異的変異実験により、225番目と269番目のアミノ酸残基がカフェイン合成活性に重要であることを示した。さらに、プロモーター活性の解析からTCS1eとTCS1fの低いプロモーター活性を明らかにし、挿入・欠失変異と変異導入実験によりG-boxシスエレメントが重要であることを特定した。プリンアルカロイド含量は対応する遺伝子の発現と関連し、その有無や発現レベルが含量を決定することを見出した。これらの結果から、TCS1対立遺伝子を機能に基づいて3型に分類し、低カフェイン茶育種の効率的な戦略を提案した。

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

Caffeine is an important functional component in tea, which has the effect of excitement and nerve stimulation, but excessive intake can cause insomnia and dysphoria. Therefore, the production of tea with low-caffeine content can meet the consumption needs of certain people. Here, in addition to the previous alleles of the tea caffeine synthase (TCS1) gene, a new allele (TCS1h) from tea germplasms was identified. Results of in vitro activity analysis showed that TCS1h had both theobromine synthase (TS) and caffeine synthase (CS) activities. Site-directed mutagenesis experiments of TCS1a, TCS1c, and TCS1h demonstrated that apart from the 225th amino acid residue, the 269th amino acid also determined the CS activity. GUS histochemical analysis and dual-luciferase assay indicated the low promoter activity of TCS1e and TCS1f. In parallel, insertion and deletion mutations in large fragments of alleles and experiments of site-directed mutagenesis identified a key cis-acting element (G-box). Furthermore, it was found that the contents of purine alkaloids were related to the expression of corresponding functional genes and alleles, and the absence or presence and level of gene expression determined the content of purine alkaloids in tea plants to a certain extent. In summary, we concluded TCS1 alleles into three types with different functions and proposed a strategy to effectively enhance low-caffeine tea germplasms in breeding practices. This research provided an applicable technical avenue for accelerating the cultivation of specific low-caffeine tea plants.

DOI 10.1093/hr/uhac279

PMID 36793757

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