GABA调控TCA循环和多胺代谢增强茶树对热旱复合胁迫的适应性研究

针对全球变暖背景下茶树频繁遭受热旱复合胁迫的问题，南京农业大学团队通过代谢组学分析发现γ-氨基丁酸（GABA）在复合胁迫下特异性积累。研究证实GABA通过调节三羧酸循环（TCA）和多胺代谢通路，显著提升茶树抗逆性，为作物抗逆育种提供新靶点。成果发表于《Plant Stress》。

　　

随着全球气候变暖加剧，高温和干旱复合胁迫（HS-DS）已成为影响茶树（Camellia sinensis）生长和茶叶品质的重要环境因素。作为我国重要的经济作物，茶树对温湿度变化极为敏感，而目前关于植物响应复合胁迫的代谢调控机制研究仍存在空白。传统研究多聚焦单一胁迫，但实际环境中多种胁迫往往协同发生，其效应并非简单叠加。这促使南京农业大学团队开展了一项创新性研究，揭示茶树通过γ-氨基丁酸（GABA）代谢网络抵抗复合胁迫的分子机制，相关成果发表在《Plant Stress》上。

研究团队采用代谢组学结合生理生化分析的技术路线，通过建立HS（42°C）、DS（20% PEG6000）和HS-DS处理体系，利用LC-MS/MS检测代谢物变化，辅以qRT-PCR分析基因表达，并设计外源GABA喷施和GAD1基因沉默实验验证功能。

研究结果

1. 复合胁迫对茶树生理的影响

表型分析显示HS-DS处理3小时即引起叶片卷曲，12小时出现萎蔫焦边，损伤程度显著高于单一胁迫。NBT和DAB染色证实HS-DS组超氧阴离子（O^2-）和H₂O₂积累更剧烈。光合参数测定发现HS-DS处理24小时使净光合速率（Pn）降低57.26%，远超单一胁迫（HS 32.07%，DS 11.61%）。

2. 代谢重编程特征

代谢组学检测到218个差异上调代谢物，其中GABA为HS-DS特异性积累物质。KEGG分析显示HS-DS显著富集精氨酸-脯氨酸代谢通路。TCA循环中磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）含量下降至对照的26%，而GABA含量增加2倍，提示代谢流向改变。

3. GABA的调控机制

外源喷施1mM GABA使HS-DS处理的MDA和H₂O₂含量分别降低24.37%和21.15%，SOD活性下降9.09%。沉默GABA合成关键基因GAD1后，茶树抗逆性显著减弱，而外源GABA可部分恢复抗性，证实内源GABA的核心作用。

结论与意义

该研究首次阐明茶树通过"GABA分流"途径应对复合胁迫的代谢策略：HS-DS抑制TCA循环导致PEP短缺，同时激活多胺代谢将腐胺转化为GABA，后者经GABA转氨酶（GABA-T）生成琥珀酸回补TCA循环。这种代谢重塑既维持能量供应，又通过积累渗透调节物质（脯氨酸增加6.08倍）增强抗性。研究为作物抗逆品种选育提供了新靶点，GABA外源处理技术更具田间应用潜力，对保障茶叶产业可持续发展具有重要意义。