我国茶园主要分布在酸性红壤区域，镁养分普遍较低，不利于茶叶品质形成。因此，生产上常通过增施镁肥来促进茶树新梢含氮品质成分如氨基酸的累积。然而，有关镁如何促进茶树氮素吸收其背后分子调控机制鲜有报道。中国农业科学院茶叶研究所茶树营养与养分管理创新团队对此进行了深入研究并取得重要进展。相关研究结果在植物学经典期刊《Plant Physiology》上发表。
CsGS1.1介导的茶树镁氮协同调控机制示意图
研究团队通过设置不同水平的镁、氮交互营养液水培和大田试验，分析了各处理下茶树氮含量、含氮代谢物及基因表达模式变化，发现镁缺乏可促进茶树根部氮和氨基酸的累积、增施镁后茶树氮代谢水平增强，而这种促进作用在低氮条件下更为明显（图示）。15N示踪进一步证实当营养液中补充镁后，茶树根部对氮的吸收增强。基于加权基因相关网络分析（WGCNA）发现，氮代谢关键基因谷氨酰胺合成酶编码基因（CsGS1.1）受镁调控显著；将该基因在模式植物拟南芥中超量表达后，超表达株系表现出耐缺镁和氮同化增强的表型；上述研究说明CsGS1.1介导的氮同化在转录水平上被镁调控（图示）。此外，团队从2017年开始在田间设置了不同水平镁/氮交互试验，从实际生产中证明低氮高镁施肥条件下，茶树品质最佳。
当前我国50%以上茶园存在施肥不合理现象，不仅造成养分利用率低和环境污染，也严重制约了茶叶品质提升。优化茶园养分管理策略是茶产业可持续发展的重要技术需求。本研究明确CsGS1.1在茶树镁氮协同中的生物学功能和镁营养促进茶树氮肥利用效率的分子机制，直接为茶树氮高效育种提供了重要的基因资源，也为制定茶园养分管理策略提供了新的思路。
该研究得到了中国农业科学院科技创新工程、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等项目的支持。
来源：中国农业科学院茶叶研究所网站
