‘春闺’乌龙茶加工中特征风味品质形成与转录调控研究

高香型茶树品种一直深受育种工作者和种植生产者关注,其产品深受消费者青睐。‘春闺’是‘黄旦’自然杂交而成的高香型茶树新品种,其制成的乌龙茶滋味醇爽,具有类似茉莉花的特殊香气。目前关于春闺乌龙茶的研究集中在生化成分或低通量香气检测方面,高通量代谢组结合分子层面解析春闺乌龙茶加工过程中的风味品质形成机制的研究鲜有报道。本研究以春闺乌龙茶加工过程样为材料,利用代谢组学技术系统分析春闺乌龙茶加工过程中代谢物的动态变化,结合转录组学构建了春闺乌龙茶加工中滋味、香气与基因之间的共表达网络,挖掘出风味品质相关的关键调控基因,探讨春闺特征风味物质在加工过程中的形成和转录调控,为春闺乌龙茶加工工艺优化和新品种推广研究提供参考。主要结果如下:1.春闺乌龙茶加工过程中滋味物质动态变化研究利用广泛靶向代谢组学技术从春闺闽北乌龙茶加工过程样中检测出31个类别共1060个代谢物,其中黄酮类、酚酸类、氨基酸及其衍生物和脂质是最主要的代谢物类型。结合多元统计分析和倍数差异分析,从春闺乌龙茶加工过程中筛选出660个差异代谢物。功能富集分析表明与茶叶滋味品质形成相关的氨基酸生物合成、类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、苯丙烷生物合成通路被多次显著富集。差异代谢物动态变化分析表明,在春闺乌龙茶加工过程中,氨基酸含量总体呈上升趋势,L-组氨酸、L-天冬酰胺、L-谷氨酰胺、L-赖氨酸、L-亮氨酸等氨基酸含量在做青阶段显著增加并达到峰值。柚皮素、圣草酚、芹菜素等类黄酮物质在春闺乌龙茶加工中含量升高,EC、C、EGC、GC、EGCG等儿茶素单体含量降低。有机酸、脂质此网站、核苷酸和茶黄素类物质在加工中含量显著增加。水杨酸、丁香酸等酚酸类和D-蔗糖、木糖醇等糖类物质含量在干燥工序达到峰值。2.春闺乌龙茶加工过程中香气物质动态变化研究采用挥发性代谢组学技术对春闺闽北乌龙茶加工过程中的香气物质进行测定,共鉴定出10个类别的220个香气物质,以醇类、酯类、烯烃类为主。香气总含量在做青结束后达到最高水平。从加工过程样中筛选出的25个关键香气物质呈现出3种变化趋势:具有花果香的橙花叔醇、吲哚、香叶醇等物质含量在乌龙茶萎凋或做青阶段达到峰值;具有青草气的乙酸叶醇酯、3-己烯-1-醇等物质含量随加工工序呈下降趋势;苯甲醇、苯乙醇、γ-己内酯等物质含量在加工过程中波动上升,干燥后达到峰值。根据相对气味活性值(ROAV)和香气特征影响值(ACI)筛选出芳樟醇、香叶醇、吲哚、茉莉酮、γ-己内酯和α-法呢烯作为构成春闺乌龙茶“品种香”的关键香气物质。其中具有茉莉花香的吲哚(ROAV=186.54,ACI=3.07%)和茉莉酮(ROAV=142.83,ACI=2.35%)是赋予春闺乌龙茶特殊茉莉花香的关键成分,萎凋和做青是促进二者含量积累的关键工序。3.春闺乌龙茶加工过程中差异基因表达模式分析对春闺闽北乌龙茶加工中酶促氧化阶段样品进行转录组测序,鉴定出17256个差异表达基因。GO注释表明大量差异基因注释到代hepatocyte size谢和刺激响应的生物过程,以及催化活性、结合等分子功能条目。KEGG富集分析表明差异基因主要富集在苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成,以及与香气合成直接相关的萜类合成途径。转录因子分析结果显示MYB、ERF、WRKY、b HLH、NAC等转录因子家族对春闺乌龙茶加工过程中风味物质形成具有潜在的调控作用。春闺与黄旦品种鲜叶转录组数据比较结果表明,与吲哚和萜类香气形成相关的ASA1、PAT1、TSB2和DXS、DXR、NES、TPS等关键基因在春闺中的表达量显著高于黄旦。与类黄酮等滋味物质形成相关的ANR、ANS、LAR、DFR、FLS、C4H、CHI、CHS、F3H、F3’H等基因表达量极显著低于黄旦。4.春闺乌龙茶加工中特征风味物质形成转录调控分析通路分析表明,类黄酮合成途径上游关键基因PAL和C4H在春闺乌龙茶做青中后期显著上调,调控L-苯丙氨酸和肉桂酸含量在做青阶段达到峰值。编码黄酮醇和儿茶素生物合成的关键基因CHS、CHI、FLS、DFR、LAR、ANR在萎凋和做青中后期下调最为显著,引起儿茶素等类黄酮物质含量PLX4032体内降低。NES、LIS、GES等萜类香气合成关键基因在春闺萎凋后显著上调,相应的香气物质橙花叔醇、香叶醇同步增加。吲哚合成相关的色氨酸合成酶基因TSB1和TSB2在萎凋工序大量表达,做青后期显著降低,但仍维持极高的表达水平。茉莉酸信号转导途径基因(JAR、COI1、MYC2)在萎凋工序显著上调,在做青工序显著下调,其中MYC2转录因子与TSB1和TSB2具有相似的表达模式。利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)构建了春闺乌龙茶加工中滋味、香气与基因之间的共表达网络,筛选得到2个WRKY、3个MYB、3个ERF、3个NAC和ARF、DBB、GRAS、GRF、MYB_related、SBP共17个转录因子以及5个结构基因GGPS、NES、TSB2、JMT、CHS,这些关键枢纽基因在萜类挥发物、吲哚、茉莉酮、类黄酮等风味物质的生物合成中具有潜在的调控作用,从而影响春闺乌龙茶鲜醇滋味和茉莉花香的特征风味形成。