A key mutation in magnesium chelatase I subunit leads to a chlorophyll-deficient mutant of tea (Camellia sinensis)

生物 黄化 天冬酰胺 生物化学 突变体 叶绿素 氨基酸 植物 基因
作者
Chenyu Zhang,Haoran Liu,Junya Wang,Yuanyuan Li,Dingding Liu,Yuanyuan Ye,Rong Huang,Sujuan Li,Liang Chen,Jiedan Chen,Ming-Zhe Yao,Chun-Lei Ma
出处
期刊:Journal of Experimental Botany [Oxford University Press]
卷期号:75 (3): 935-946 被引量:7
标识
DOI:10.1093/jxb/erad430
摘要

Abstract Tea (Camellia sinensis) is a highly important beverage crop renowned for its unique flavour and health benefits. Chlorotic mutants of tea, known worldwide for their umami taste and economic value, have gained global popularity. However, the genetic basis of this chlorosis trait remains unclear. In this study, we identified a major-effect quantitative trait locus (QTL), qChl-3, responsible for the chlorosis trait in tea leaves, linked to a non-synonymous polymorphism (G1199A) in the magnesium chelatase I subunit (CsCHLI). Homozygous CsCHLIA plants exhibited an albino phenotype due to defects in magnesium protoporphyrin IX and chlorophylls in the leaves. Biochemical assays revealed that CsCHLI mutations did not affect subcellular localization or interactions with CsCHLIG and CsCHLD. However, combining CsCHLIA with CsCHLIG significantly reduced ATPase activity. RNA-seq analysis tentatively indicated that CsCHLI inhibited photosynthesis and enhanced photoinhibition, which in turn promoted protein degradation and increased the amino acid levels in chlorotic leaves. RT-qPCR and enzyme activity assays confirmed the crucial role of asparagine synthetase and arginase in asparagine and arginine accumulation, with levels increasing over 90-fold in chlorotic leaves. Therefore, this study provides insights into the genetic mechanism underlying tea chlorosis and the relationship between chlorophyll biosynthesis and amino acid metabolism.
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