CsUGT89A2介导黄酮苷生物合成增强茶树对茶蚜抗性的分子机制研究

本研究针对茶树(Camellia sinensis)受茶蚜(Toxoptera aurantia)侵害严重的产业问题，通过多组学分析发现糖基转移酶基因CsUGT89A2在抗性品种"黔茶1号"中显著上调。研究人员利用体外酶活实验证实其催化黄酮7-O-糖苷化功能，通过基因沉默和过表达技术证明CsUGT89A2通过促进黄酮苷积累显著降低茶蚜繁殖力。该发现为茶树抗虫育种提供了新靶点，发表于《Horticulture Research》。

　　

在茶叶生产领域，茶蚜(Toxoptera aurantia)作为刺吸式害虫严重威胁茶树健康，传统化学防治面临抗药性和生态风险双重挑战。植物自身通过次生代谢物构建防御体系，其中黄酮类化合物糖基化修饰被认为在抗虫中起关键作用，但具体分子机制尚不明确。贵州大学茶学院的研究团队在《Horticulture Research》发表的研究，揭示了糖基转移酶CsUGT89A2通过介导黄酮7-O-糖苷生物合成增强茶树抗蚜性的分子机制。

研究采用转录组测序(RNA-Seq)、高效液相色谱(HPLC)、超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用(UHPLC-QQQ-MS/MS)等技术，对8个茶树品种进行茶蚜抗性筛选，建立"黔茶1号"(抗性)和"黄金芽"(敏感)的比较体系。通过农杆菌介导的瞬时转化在烟草和茶树花中进行功能验证，结合反义寡核苷酸(AsODN)基因沉默技术，系统解析了CsUGT89A2的生物学功能。

研究结果显示：

1. 转录组和差异基因分析发现，茶蚜取食显著激活苯丙烷代谢通路，LOC114303213(CsUGT89A2)表达量在抗性品种中上调14.8倍。系统发育分析将其归类为7-O-糖基转移酶分支，与已报道的抗虫相关UGT89AC1同源。

2. 体外生化实验证实重组CsUGT89A2(rCsUGT89A2)特异性催化黄酮(芹菜素、槲皮素、山奈酚、木犀草素)的7-OH糖基化，Km值显示对芹菜素(46.3μM)和木犀草素(76.4μM)具有更高亲和力。酶学特性分析表明其在pH7.0-9.0和35-45°C保持稳定活性。

3. 烟草过表达实验显示，CsUGT89A2与黄酮苷处理组使桃蚜(Myzus persicae)成虫数量降低42.7%，显著优于黄酮苷元处理。茶树花瞬时沉默导致7-O-黄酮苷含量下降37.2%，茶蚜若虫数量增加1.8倍，证实糖基化修饰增强抗虫性。

4. 代谢组分析发现基因沉默引起活性氧(ROS)积累增加1.4倍，黄酮苷/苷元比例失衡，KEGG富集显示苯丙烷生物合成(ko00940)和黄酮代谢(ko00944)通路显著改变。

该研究首次阐明CsUGT89A2通过7-OH特异性糖基化增强黄酮苷积累的分子机制，为理解植物-昆虫协同进化提供新视角。发现的抗虫相关糖基转移酶为茶树分子育种提供候选基因，同时黄酮苷作为环境友好型生物农药开发具有应用潜力。研究建立的"基因-代谢物-抗性表型"关联模型，为其他作物抗虫研究提供方法学参考。