제주지역 차나무 품종 4월 신초의 카테킨 함량 및 그 생합성 관련 유전자 발현량 비교

Catechin Content and its Biosynthesis-related Gene Expression in the Tea Shoots of Camellia sinensis Cultivars Harvested in April at Jeju Island

본 연구에서는 우리나라에서 육종하고 있는 차나무 유전자원의 찻잎 특성을 이해하고자 4월 제주지역에서 자란 차나무 7개 품종(재래종, 금설, 보향, 상목, 참녹, 대차, 야부기다)의 1아2엽 신초를 대상으로 catechin류 함량 및 그 생합성에 관여하는 유전자 발현량을 조사하였다. 먼저, ODS-HPLC를 이용하여 차나무 품종 별 4월 신초분말에서 caffeine 및 catechin류를 정량하였다. 그 결과, 금설 신초는 다른 차나무 품종의 신초에 비해 총 catechin 함량뿐만 아니라 esterified catechin류인 EGCG와 ECG의 함량이 높았으나, 그 생합성에 관여하는 유전자들의 발현량은 상대적으로 낮은 경향임을 알 수 있었다. 보향 신초는 EGC 함량이, 그리고 보향과 참녹 신초는 EC 함량이높은 경향이었다. 또한 차나무 품종 별 4월 신초에서 real-time qPCR을 이용하여 catechin 생합성에 관여하는 유전자의 발현량을 조사하였다. 그 결과, 차나무 품종에 따라 4월 신초에서 catechin 생합성에 관여하는 유전자 발현량은 다소 차이를 나타냈다. 특히 4월 신초에서 dihydroflavanol 4-reductase (DFR), anthocyanidin synthase (ANS) 및anthocyanidin reductase (ANR) 등의 유전자의 발현량은 total catechin 함량과 양의 상관관계를 나타냈다. 특히 4월제주지역에서 생육하고 있는 차나무 7개 품종 신초에서 DFR, ANS 및 FGS가 catechin 생성에 영향을 주는 주요 인자들임을 알 수 있었다. 본 연구결과는 고품질의 찻잎 생산 및 이를 이용한 다양한 용도의 차 가공품 개발을 위한우리나라에서 육종하고 있는 차나무 유전자원의 찻잎 특성을 파악하는 기초자료로 활용이 기대된다.

The purpose of this study was to compare the catechin content and its biosynthesis-related gene expression in six different cultivar tea leaves of Camellia sinensis harvested in April at Jeju Island. The caffeine and catechin contents in tea shoots with one apical bud and two terminal leaves were analyzed by octadecylsilane-high performance liquid chromatography. The expression of the catechin biosynthetic genes was also investigated using a real-time polymerase chain reaction. The caffeine content of the tea shoots harvested in April ranged from 1.62 to 1.93 g/100 g dry wt. and the Chamnok cultivar tea shoot had the highest caffeine content among the cultivars. The total catechin content of the tea shoots harvested in April ranged from 5.22 to 7.18 g/100 g dry wt. The Kemsull cultivar had the highest total catechin content. The epigallocatechin gallate (EGCG) and epicatechin gallate (ECG) contents in the tea shoots of the Kemsull cultivar were 2.93 ± 0.04 and 1.26 ± 0.02 g/100 g dry wt., which was higher than the other cultivars. The EGC content in the tea shoots of Bohyang cultivar was 2.07 ± 0.04 g/100 g dry wt., followed by the Chamnok cultivar (1.69 ± 0.05 g/100 g dry wt.). Positive correlations between the expression levels of dihydroflavanol 4-reductase (DFR), anthocyanidin synthase (ANS), and flavan-3-ol gallate synthase (FGS) and the total catechin content were identified in the April tea shoots. However, negative correlations between the expression levels of flavonoid 3 ,5 -hydroxylase(F3 ,5 H), and total catechin content were also identified. These results indicate that DFR and FGS are potentially key genes that affect catechin accumulation in tea leaves grown in April at Jeju Island.