茶树类甜蛋白(TLP)基因家族分析揭示CsTLP8基因在茶树抗疱痂病中的关键作用

本研究针对茶树疱痂病抗性机制不明的问题，通过全基因组分析鉴定出43个CsTLPs基因家族成员，结合转录组和qRT-PCR技术筛选出CsTLP8等4个关键抗病基因。研究人员发现CsTLP8具有β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-GA)活性，瞬时过表达可显著提升烟草POD和CAT活性并降低H2O2含量，为茶树抗病育种提供新靶点。论文发表于《BMC Plant Biology》，对实现茶园绿色防控具有重要意义。

　　

茶树作为我国重要的经济作物，其叶片加工而成的茶饮广受全球消费者喜爱。然而，低温高湿环境下频发的疱痂病（由Exobasidium vexans引起）严重威胁茶叶产量和品质。传统防治主要依赖化学药剂，但分子层面的抗病机制研究仍较薄弱。尤其令人关注的是，病程相关蛋白中的类甜蛋白(TLP)家族虽在多种植物中被证实具有抗菌活性，但在茶树抗疱痂病中的作用仍是空白。

贵州省农业科学院茶叶研究所的研究团队通过全基因组分析，首次系统鉴定了茶树TLP基因家族。研究人员采用HMM模型和同源比对方法从茶树品种"舒茶早"基因组中鉴定出43个CsTLPs基因，通过进化树分析将其分为9个亚家族。结合启动子元件分析发现，这些基因含有大量与胁迫响应、激素调控相关的顺式作用元件。尤为关键的是，通过接种疱痂病菌的转录组数据和qRT-PCR验证，筛选出CsTLP8、CsTLP23、CsTLP28和CsTLP34四个显著上调表达的抗病候选基因。

研究采用的主要技术包括：1）基于TPIA2数据库的全基因组生物信息学分析；2）接种疱痂病菌的茶树叶片转录组测序（SRA编号PRJNA306068）；3）农杆菌介导的烟草瞬时表达系统验证基因功能；4）β-1,3-葡聚糖酶活性检测和抗氧化指标测定。

基因家族特征分析

系统发育分析显示43个CsTLPs可分为9个亚群，其中第VI亚群包含11个成员最多。基因结构分析发现外显子数量差异显著（1-9个），如CsTLP1含9个外显子而CsTLP21等仅含1个。启动子区域富含W-box等逆境响应元件，如CsTLP8启动子含有ABA和MEJA响应元件，暗示其参与激素信号通路。

共线性与表达模式

染色体分布显示8个基因集中在14号染色体，且存在CsTLP4/8/15等基因簇。共线性分析发现栽培茶树TLP基因数量（43个）显著多于野生茶树（22个），表明栽培过程中该家族发生扩张。接种实验表明CsTLP8在感病和抗病材料中均显著上调，S1时期表达量最高达对照4倍以上。

CsTLP8功能验证

亚细胞定位证实CsTLP8定位于细胞质。酶活实验首次发现该蛋白具有β-1,3-葡聚糖酶活性，这是TLP家族抗病的重要机制。瞬时过表达实验显示，CsTLP8能显著提升烟草POD（提高37%）和CAT（提高29%）活性，同时降低H₂O₂含量（减少42%），表明其通过清除活性氧减轻病原侵害。

该研究首次系统解析了茶树TLP基因家族特征，证实CsTLP8通过双重机制（酶活性和抗氧化）参与抗疱痂病过程。这不仅为理解茶树-病原互作提供新视角，更为分子标记辅助育种提供重要靶标。特别值得注意的是，CsTLP8的β-1,3-葡聚糖酶活性为开发新型生物农药提供可能，而其调控的抗氧化通路则为提高茶树综合抗逆性指明方向。研究成果对实现茶园绿色防控和保障茶叶安全生产具有重要实践价值。