IJMS | 黄旦茶树芽类休眠机制

研究背景

该研究聚焦于常绿木本植物茶树（Camellia sinensis cv. Huangdan）芽类休眠现象，针对植物休眠研究领域长期存在的知识空白展开攻关。类休眠作为植物应对发育竞争的重要策略，在落叶树种中已有较深入研究，但其在常绿树种中的调控机制仍属未知领域。研究团队选择具有典型腋芽发育特征的黄旦茶树为对象，发现其腋生花芽与叶芽存在发育互斥现象：当花芽持续生长时，相邻叶芽进入类休眠状态。这一独特模型为揭示常绿植物类休眠调控机制提供了理想切入点。通过建立人工干预模型（摘除花芽诱导叶芽复苏），结合非靶向代谢组学技术，该研究系统解析了类休眠建立与解除过程中的代谢重编程特征，填补了常绿木本植物休眠代谢调控理论体系的空白。

研究结果

糖代谢动态平衡：

该研究揭示了类休眠芽呈现独特的"高储备-低产能"糖代谢模式。处于类休眠状态的芽体显著积累海藻糖（Trehalose）、棉子糖（Raffinose）和半乳糖醇（Galactinol）等非还原性寡糖，而直接参与能量代谢的葡萄糖-1-磷酸和果糖含量则处于最低水平。当解除类休眠后，这种代谢格局发生逆转：非还原糖含量急剧下降，同时还原糖含量倍增。研究指出，这种代谢重构不仅反映了碳源存储形式的变化，更提示海藻糖-6-磷酸（Tre6P）可能作为碳信号枢纽，通过协调代谢流重定向来调控芽体发育状态的转换。

氮代谢特征：

在氮代谢层面，类休眠芽表现出天冬酰胺（Asparagine）特异性积累现象，其含量是解除休眠状态的5.5倍。这种含氮量高达40%的氨基酸不仅作为高效的氮储形式，其强亲水性特征可能通过渗透调节维持芽体水势平衡。值得注意的是，伴随类休眠解除出现的N,N,O-三乙酰羟胺等胺类物质升高，提示胺代谢可能与芽体复苏过程中的氧化应激响应存在关联。

次生代谢网络重构：

研究首次系统揭示了类休眠特异的黄酮代谢特征。类休眠芽中黄酮苷（C-双葡萄糖基芹菜素、芹菜素6-C-葡萄糖苷8-C-阿拉伯糖苷等）和原花青素（包括三聚体异构体1、没食子酰原花青素二聚体等）含量显著升高，而黄烷醇（表没食子儿茶素没食子酸酯等）和部分黄酮醇苷（芦丁等）则呈现抑制状态。这种代谢分异提示：黄酮苷可能通过糖基化修饰形成"代谢缓冲池"，在维持氧化还原稳态中发挥重要作用；原花青素的积累则可能通过调节生长素运输或形成物理屏障参与休眠维持。

抗氧化系统协同调控：

研究发现了类休眠特异的抗氧化防御体系。处于休眠状态的芽体α-生育酚含量较解除后降低42.6%，可可碱含量仅为复苏状态的15.9%，这种抗氧化能力的阶段性抑制可能创造特定的氧化还原微环境。与之形成对照的是，原花青素等具有抗氧化活性的多酚物质在类休眠期显著积累，说明植物通过代谢物功能互补构建了多层级的氧化应激响应网络。

代谢互作调控机制：

该研究创新性提出"代谢分流-信号整合"调控模型。类休眠芽中丙二酸含量的显著降低（较解除状态减少68%）抑制了黄酮合成核心通路，而通过苯丙氨酸途径将代谢流导向原花青素合成。这种代谢分流不仅减少了活性中间产物的积累，原花青素聚合物更可能通过物理屏障作用限制水分交换，共同维持芽体休眠状态。研究还发现挥发性糖苷（芳樟醇普里木糖苷等）在解除休眠后激增12倍，提示次级代谢物可能作为长距离信号分子参与芽体激活。

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