利用莽草酸与水杨酸调控茶树多酚合成及抗氧化活性的机制与时效性研究

《JSFA reports》:Enhancing polyphenol synthesis and antioxidant activity in Camellia sinensis using shikimic and salicylic acids

【字体: 时间:2026年02月07日 来源:JSFA reports 1.1

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  本综述系统阐述了莽草酸(ShA)与水杨酸(SA)作为诱导剂对茶树(Camellia sinensis)多酚合成及抗氧化能力的调控作用,通过分子对接验证SA通过NPR1-TGA/WRKY通路激活PAL基因表达,同时揭示多酚产物(如 flavones、p-coumaric acid等)对PAL的反饋抑制机制,为茶树抗逆性提升及功能成分强化提供新策略。

  

引言

茶树作为全球第二大消费饮料,其多酚类物质(如儿茶素)具有抗氧化、抗心血管疾病及抗衰老等健康功效。然而环境胁迫(干旱、病虫害等)严重影响茶叶产量与品质。本研究以双克隆茶株BTS1为材料,探究莽草酸(ShA)及其衍生物水杨酸(SA)在不同生长阶段(4月龄幼苗与2年生植株)对多酚合成及抗氧化能力的诱导效应,并通过分子对接解析其作用机制。

材料与方法

实验在避雨棚内进行,采用完全随机设计,分别对两组植株连续3天叶面喷施4 mM SA或ShA溶液(含0.1% Tween 20),于第0、4、7、10天取样。通过甲醇提取法制备样品,测定总多酚含量(TPC,Folin-Ciocalteu法)、总黄酮含量(TFC,AlCl3比色法)、单体花青素含量(TMAC,pH示差法)及抗氧化活性(DPPH自由基清除率与还原力测定)。分子对接采用HDOCK软件,分析SA与NPR1、TGA、WRKY、PAL等蛋白的相互作用。

结果分析

年龄依赖性基础差异:未处理时,2年生植株TPC、TFC、TMAC及抗氧化活性均显著高于4月龄幼苗(如TFC高30.31%),表明成熟植株具备更强的次级代谢基础。
诱导剂时效性效应
  • SA诱导效果更强但持续时间短:第4天时,SA使幼苗TPC提升30.13%,2年生植株提升34.55%;ShA增幅分别为24.60%与27.26%。
  • ShA可持续性更优:至第10天,SA处理的幼苗TMAC下降33.33%,而ShA仅下降23.08%;2年生植株中ShA的抗氧化活性降幅(12.93%)显著低于SA(20.5%)。
分子机制验证
  • SA与NPR1四聚体结合得分最高(-257.34),促进其单体化入核,进而增强TGA/WRKY与PAL启动子结合(NPR1-TGA-PAL复合物得分-299.41)。
  • 多酚产物(flavones、gallic acid等)与PAL结合力强于其天然抑制剂反式肉桂酸(tCA),表明存在反馈抑制机制(如flavones得分-151.45)。
通路整合:提出SA/ShA通过激活苯丙烷途径促进多酚合成,同时产物积累通过竞争性抑制PAL活性实现动态平衡(图8所示)。

讨论

SA的快速响应源于其直接激活NPR1信号通路,而ShA作为前体通过渐进式代谢分流实现更持久效应。2年生植株的高响应性支持茶园移栽(10–18月龄)的合理性。多酚与抗氧化活性的强相关性(r>0.95)印证其协同作用。该研究为茶园抗逆栽培及茶叶功能成分强化提供理论依据,尤其在应对气候变化引发的胁迫方面具应用潜力。

结论

SA与ShA可作为高效诱导剂提升茶树多酚合成,其中成熟植株响应更显著,且ShA具更优持续性。分子机制揭示NPR1-PAL通路的核心作用及多酚反馈调控规律,为茶叶品质改良及抗逆育种提供新靶点。
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