ABA信号枢纽CsABF8调控茶树抗旱新机制：棉子糖合成的分子密码

研究背景

茶树（Camellia sinensis）作为喜湿作物，其生长和产量易受干旱胁迫的严重影响。随着全球气候变化，干旱已成为限制茶树种植的关键环境胁迫因子。植物在干旱条件下通过积累脱落酸（ABA）激活信号通路，触发下游基因表达和代谢调控以增强抗逆性。ABA响应元件结合因子（ABF）作为bZIP转录因子家族成员，在ABA信号传递中发挥核心作用，但其在茶树干旱响应中的具体功能尚不明确。棉子糖（raffinose）作为一种渗透保护物质，其生物合成涉及半乳糖醇合酶（GolS）和棉子糖合酶（RafS）的协同作用，但调控该代谢通路的上游分子机制仍不清楚。解析茶树中ABF介导的ABA信号如何调控棉子糖合成，对揭示茶树抗旱分子机制和选育耐旱品种具有重要意义。

研究结果

代谢组学揭示抗旱品种的棉子糖积累特征

该研究通过对干旱敏感型（福云6号，FY）和耐旱型（台茶12号，TC）茶树品种进行非靶向代谢组学分析，发现干旱胁迫显著影响茶树叶片代谢物谱。在TC品种中，棉子糖及其前体半乳糖醇（galactinol）含量显著上调，而FY品种则呈现相反趋势。进一步分析表明，棉子糖代谢通路在耐旱品种中特异性激活，提示其在茶树抗旱中起关键作用。此外，外源ABA处理模拟干旱信号后，TC品种中棉子糖合成相关基因的表达响应更为迅速，揭示了ABA信号与棉子糖代谢的紧密关联。

转录组学锁定关键基因CsABF8及其下游靶点

结合转录组学数据，研究者筛选出ABA信号通路核心转录因子CsABF8，并发现其表达在TC品种中受干旱和ABA诱导显著上调。通过基因共表达网络分析，CsABF8与半乳糖醇合酶基因（CsGolS1/2）及棉子糖合酶基因（CsRaf6）的表达呈高度正相关。这一结果提示CsABF8可能通过直接调控这些基因驱动棉子糖合成。进一步启动子分析显示，CsGolS1、CsGolS2和CsRaf6的启动子区域均含有ABF特异性结合的顺式作用元件（ABRE），为后续分子互作验证奠定基础。

分子机制解析：CsABF8直接激活棉子糖合成通路

通过酵母单杂交（Y1H）、双荧光素酶报告系统（Dual-Luc）和电泳迁移率变动分析（EMSA），该研究证实CsABF8能够直接结合CsGolS1、CsGolS2和CsRaf6的启动子并激活其转录。染色质免疫沉淀（ChIP-qPCR）进一步在茶树体内验证了CsABF8与靶基因启动子的直接互作。功能实验表明，瞬时沉默CsABF8显著抑制棉子糖合成基因的表达并降低叶片棉子糖含量，而超表达CsABF8则显著增强这些基因的表达及棉子糖积累，明确其正向调控作用。

ABA信号级联：CsSnRK2.8与CsABF8的协同调控

研究进一步揭示了ABA信号上游组分CsSnRK2.8与CsABF8的互作机制。通过酵母双杂交（Y2H）和表面等离子共振（Biacore）实验，证实CsSnRK2.8蛋白与CsABF8存在物理结合。基因沉默实验表明，抑制CsSnRK2.8表达会削弱CsABF8及其下游靶基因的转录激活能力，导致棉子糖合成受阻。这一结果首次构建了茶树中“CsSnRK2.8-CsABF8-CsGolS1/2/CsRaf6”分子模块，阐明ABA信号通过磷酸化级联调控棉子糖合成的完整通路。

品种间抗旱性差异的分子基础

该研究对比FY与TC品种发现，耐旱型TC中CsABF8及其下游基因的表达响应更迅速且持续，棉子糖合成能力显著更强。这种差异可能与CsABF8在TC品种中更高的转录活性及其与启动子结合的效率有关。此外，TC品种在干旱胁迫下能维持更高的光合效率（Fv/Fm值）和细胞膜稳定性，进一步验证棉子糖积累在茶树抗旱中的生理保护作用。

总结

该研究首次系统揭示了茶树中ABA信号核心转录因子CsABF8通过激活棉子糖合成通路增强抗旱性的分子机制。通过整合代谢组、转录组和分子生物学手段，构建了“CsSnRK2.8-CsABF8-棉子糖合成基因”调控模块，阐明了耐旱品种在基因表达和代谢调控层面的适应性优势。这一发现不仅为茶树抗旱机制研究提供新视角，也为分子标记辅助育种和抗逆品种选育提供了关键靶点。未来研究可进一步探索CsABF8的翻译后修饰及其与其他胁迫信号的交叉调控，以全面解析茶树应对复杂环境胁迫的分子网络。

如何获取原文

法二：