我國茶園主要分布在酸性紅壤區域，鎂養分普遍較低，不利于茶葉品質形成。因此，生產上常通過增施鎂肥來促進茶樹新梢含氮品質成分如氨基酸的累積。然而，有關鎂如何促進茶樹氮素吸收其背后分子調控機制鮮有報道。中國農業科學院茶葉研究所茶樹營養與養分管理創新團隊對此進行了深入研究并取得重要進展。相關研究結果在植物學經典期刊《Plant Physiology》上發表。
研究團隊通過設置不同水平的鎂、氮交互營養液水培和大田試驗，分析了各處理下茶樹氮含量、含氮代謝物及基因表達模式變化，發現鎂缺乏可促進茶樹根部氮和氨基酸的累積、增施鎂后茶樹氮代謝水平增強，而這種促進作用在低氮條件下更為明顯（圖示）。15N示蹤進一步證實當營養液中補充鎂后，茶樹根部對氮的吸收增強。基于加權基因相關網絡分析（WGCNA）發現，氮代謝關鍵基因谷氨酰胺合成酶編碼基因（CsGS1.1）受鎂調控顯著；將該基因在模式植物擬南芥中超量表達后，超表達株系表現出耐缺鎂和氮同化增強的表型；上述研究說明CsGS1.1介導的氮同化在轉錄水平上被鎂調控（圖示）。此外，團隊從2017年開始在田間設置了不同水平鎂/氮交互試驗，從實際生產中證明低氮高鎂施肥條件下，茶樹品質最佳。
當前我國50%以上茶園存在施肥不合理現象，不僅造成養分利用率低和環境污染，也嚴重制約了茶葉品質提升。優化茶園養分管理策略是茶產業可持續發展的重要技術需求。本研究明確CsGS1.1在茶樹鎂氮協同中的生物學功能和鎂營養促進茶樹氮肥利用效率的分子機制，直接為茶樹氮高效育種提供了重要的基因資源，也為制定茶園養分管理策略提供了新的思路。
該研究得到了中國農業科學院科技創新工程、國家自然科學基金、浙江省自然科學基金等項目的支持。
