Tee ( Camellia sinensis ) wird weltweit nicht nur für seinen Geschmack, sondern auch für seine gesundheitsfördernden Inhaltsstoffe geschätzt, wobei Theanin für seine stresslindernde Wirkung und seinen Beitrag zum typischen Umami-Geschmack des Tees bekannt ist. Während der Einfluss von Stickstoff auf den Theaninspiegel gut dokumentiert ist, ist die Rolle von Phosphor – einem weiteren wichtigen Pflanzennährstoff – unklar. Widersprüchliche Belege zu verschiedenen Sorten und Anbaubedingungen erschweren klare Schlussfolgerungen. Aufgrund dieser Inkonsistenzen und Wissenslücken ist eine systematische Erforschung der Auswirkungen von Phosphor auf die Theaninbiosynthese in Teepflanzen dringend erforderlich.
In einer am 30. August 2024 in Horticulture Research veröffentlichten Studie (DOI: 10.1093/hr/uhae242) haben Wissenschaftler der Universität Guizhou gezeigt, wie sich der Phosphorspiegel auf die Theaninansammlung in Teeblättern auswirkt. Durch die Kombination von Transkriptomanalyse, Molekularbiologie und Pflanzentransformationstechniken identifizierten sie einen neuen Regulationsweg – CsSPX3-CsPHL7-CsGS1/CsTS1 – der die Unterdrückung der Theaninbiosynthese unter Bedingungen mit hohem Phosphatgehalt vermittelt. Ihre Erkenntnisse markieren einen Durchbruch im Verständnis der molekularen Wechselwirkung zwischen Nährstoffsignalisierung und Aromastoffproduktion in Teepflanzen. Das Forschungsteam beobachtete zunächst, dass steigende Phosphatkonzentrationen zu einem stetigen Rückgang des Theaningehalts sowohl in den Teeblättern als auch in den Wurzeln führten. Die Transkriptomprofilierung zeigte, dass eine Reihe von Genen, die an der Phosphat- und Stickstoffsignalisierung beteiligt sind, unterschiedlich exprimiert wurden, insbesondere CsSPX3 und CsPHL7 , die in Umgebungen mit hohem Pi-Gehalt hochreguliert waren. Diese beiden Gene zeigten Expressionsmuster, die die Gene der Theaninbiosynthese umgekehrt widerspiegelten, was ein Warnsignal für eine mögliche Regulation war. Weitere Experimente bestätigten, dass CsSPX3 physisch mit CsPHL7 interagiert und gemeinsam unterdrücken sie die Aktivität von CsTS1 und CsGS1 , zwei Enzymen, die für die Theaninproduktion entscheidend sind. Die Stilllegung eines der beiden Gene in Teepflanzen führte zu einem signifikanten Anstieg des Theaningehalts, während eine Überexpression zu einer deutlichen Reduktion führte. Bemerkenswerterweise blieb die CsSPX3-CsPHL7- Interaktion unabhängig vom Phosphorgehalt stabil, während die Interaktion von CsSPX3 mit PHR1 , einem weiteren Pi-Signalprotein, nur unter Bedingungen mit hohem Pi-Gehalt auftrat – was auf einen mehrschichtigen Kontrollmechanismus hindeutet. Diese Ergebnisse enthüllen ein komplexes Netzwerk, das es Teepflanzen ermöglicht, die Theaninbiosynthese als Reaktion auf externe Phosphorsignale zu optimieren.
„Diese Studie beleuchtet den genetischen Mechanismus, der Bodennährstoffe mit dem Teegeschmack verbindet“, sagte Professor Litang Lu, der leitende Autor der Studie. „Wir haben ein spezifisches Regulationsmodul identifiziert, das die Theaninproduktion unter phosphatreichen Bedingungen unterdrückt. Dies vertieft nicht nur unser Verständnis der pflanzlichen Stoffwechselregulation, sondern liefert auch molekulare Ansatzpunkte für die Verbesserung der Teequalität durch Züchtung oder Nährstoffmanagement.“
Diese Erkenntnisse haben wichtige Auswirkungen sowohl auf den Teeanbau als auch auf die Verbraucherzufriedenheit. Die Identifizierung des CsSPX3-CsPHL7-CsGS1/CsTS1- Moduls eröffnet Möglichkeiten zur Züchtung von Teesorten, die auch unter wechselnden Bodenbedingungen einen hohen Theaningehalt aufweisen. Landwirte könnten zudem ihre Düngepraktiken anpassen, um eine übermäßige Phosphatgabe zu vermeiden, die die Teequalität unbeabsichtigt beeinträchtigen könnte. Zukünftig könnten Genomeditierung oder Präzisionslandwirtschaft eingesetzt werden, um diesen Mechanismus zu modulieren und so auch bei wechselnden Umwelt- oder landwirtschaftlichen Belastungen einen gleichbleibend aromatischen und gesundheitsfördernden Tee zu gewährleisten.
