Catechine, die wichtigsten Wirkstoffe im Tee, sind für ihre schützende Wirkung gegen Krankheiten wie Diabetes, Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bekannt. Ihre Biosynthese ist jedoch sehr empfindlich gegenüber Umweltfaktoren, insbesondere der Verfügbarkeit von Phosphat (Pi), das in den Böden, in denen Tee angebaut wird, oft knapp ist.
Dieser Mangel kann die Teequalität beeinträchtigen, da er die Ansammlung sekundärer Metabolite stört. Angesichts dieser Herausforderungen besteht dringender Bedarf, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die die Catechinproduktion unter unterschiedlichen Nährstoffbedingungen steuern.
Durchgeführt von Wissenschaftlern der Zhejiang Academy of Agricultural Sciences und veröffentlicht In Gartenbauforschunguntersucht eine Studie das komplexe Zusammenspiel zwischen Phosphatsignalisierung und Jasmonat(JA)-Wegen in Teepflanzen.
Die Forscher identifizierten zwei wichtige Transkriptionsfaktoren, CsPHR1 und CsPHR2 (Phosphate Starvation Response, PHR), die an der Phosphatsignalisierung beteiligt sind, sowie CsJAZ3 (JAZ, Jazmonate Zim Domain), einen Repressor im Jasmonat-Stoffwechselweg. Zusammen regulieren diese Elemente die Catechin-Biosynthese als Reaktion auf Nährstoffwerte und hormonelle Signale und liefern neue Erkenntnisse über die genetische Kontrolle der Teequalität.
Die Forschung zeigt, dass Phosphatmangel kritische Gene in der Catechinbiosynthese durch CsPHR1 und CsPHR2 aktiviert und die Expression von CsANR1 (Anthocyanidinreduktase, ANR) und CsMYB5c (Myeloblastose, MYB) steigert, die für die Catechinproduktion von entscheidender Bedeutung sind. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass CsSPX1, ein Phosphatweg-Repressor, die Wirkung von CsPHR1 und CsPHR2 hemmt und so die Reaktion auf die Phosphatverfügbarkeit fein abstimmt.
Die Studie zeigt außerdem, dass CsJAZ3 mit CsPHR1 und CsPHR2 interagiert und so die Jasmonatsignalisierung mit der Phosphatregulierung verknüpft. Diese Interaktion ist für den Ausgleich der adaptiven Reaktion der Pflanze auf Nährstoffstress und hormonelle Veränderungen von entscheidender Bedeutung und beeinflusst so den Catechingehalt und die allgemeine Teequalität.
Dr. Gaojie Hong, der leitende Autor, kommentierte: „Unsere Studie enthüllt ein komplexes regulatorisches Netzwerk, in dem sich Phosphat- und Jasmonatwege kreuzen, um die Catechinbiosynthese in Teepflanzen zu steuern. Diese Erkenntnisse vertiefen nicht nur unser Verständnis des Teestoffwechsels, sondern bieten auch potenzielle Strategien zur Verbesserung der Teequalität durch präzises genetisches und ökologisches Management.“
Die Identifizierung des CsPHRs-CsJAZ3-Regelungsmoduls eröffnet der Teeindustrie bedeutende Möglichkeiten. Durch strategische Manipulation dieser Wege ist es möglich, den Catechinspiegel zu erhöhen und so sowohl die Qualität als auch die gesundheitlichen Vorteile des Tees zu verbessern. Diese Erkenntnisse können zur Entwicklung optimierter Anbaumethoden beitragen, die die Nährstoffeffizienz verbessern, Umweltbelastungen minimieren und den wirtschaftlichen und ernährungsphysiologischen Wert des Tees steigern, wodurch er zu einer nachhaltigeren Nutzpflanze für die Zukunft wird.
Weitere Informationen:
Linying Li et al, CsPHRs-CsJAZ3 integriert Phosphat-Signalisierung und Jasmonat-Weg zur Regulierung der Catechin-Biosynthese in Camellia sinensis, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae178