Чайное растение является экономически важной вечнозеленой культурой, выращиваемой по всему миру. В то время как большинство чайных растений имеют зеленые листья, сорта-альбиносы с желтыми или белыми молодыми листьями привлекают растущий интерес из-за повышенного содержания L-теанина, ключевого соединения, которое полезно для борьбы с ожирением и депрессией, а также усиливает вкус умами и общее качество чая.
Чайные листья содержат широкий спектр первичных и вторичных метаболитов, в частности аминокислот, катехинов и их производных, которые играют важную роль в определении качества чая.
Среди них теанин и катехины считаются ключевыми показателями качества и также известны своими физиологическими преимуществами, такими как профилактика заболеваний сосудов и борьба с ожирением.
В то время как большинство культивируемых чайных растений имеют зеленые листья, в Китае были выведены сорта с незелеными листьями, и чайные продукты, изготовленные из этих сортов, набирают популярность из-за их отличительных вкусовых профилей и визуальной привлекательности.
Листья чаев-альбиносов, как правило, желтые или белые, содержат более высокие уровни теанина по сравнению с их зелеными аналогами.
Теанин способствует не только вкусу умами и хорошему качеству зеленого чая, но и обладает функциональными свойствами, включая снижение стресса, нейропротекцию и потенциальную модуляцию настроения и когнитивных функций помимо борьбы с ожирением. Таким образом, растения чая-альбиносы считаются ценными генетическими ресурсами для производства зеленого чая, благодаря как их отличительному внешнему виду, так и улучшенному вкусу, и пользе для здоровья, обеспечиваемой высоким содержанием теанина.
Листья чайных растений-альбиноов подразделяются на три типа в зависимости от их окраски: альбиносные, этиолированные и пестрые, и они, в свою очередь, подразделяются на группы мутантов, чувствительных к температуре и светочувствительных.
Мутанты, чувствительные к температуре, производят белые или желтые молодые побеги при температуре ниже 20 °C, которые снова становятся зелеными при повышении температуры. Например, «Байе 1», выведенный в Китае, является типичным сортом, чувствительным к температуре. Напротив, светочувствительные мутанты демонстрируют желтоватые листья-альбиносы в ответ на высокую интенсивность света; «Хуанцзинья» и «Байцзигуань» являются типичными примерами этого типа.
Аномальное развитие хлоропластов является отличительной чертой альбиносных чайных листьев при определенных условиях окружающей среды.
В зеленых листьях хлоропласты клеток мезофилла содержат хорошо организованные структуры тилакоидов, тогда как в альбиносных листьях тилакоиды дезорганизованы или недоразвиты. Эти структурные дефекты нарушают биосинтез фотосинтетических пигментов, таких как хлорофиллы и каротиноиды, что приводит к снижению фотосинтетической активности. Снижение фотосинтеза нарушает баланс между метаболизмом углерода и азота (N), тем самым стимулируя пути усвоения N и способствуя накоплению аминокислот, в частности теанина.
На сегодняшний день в Корее официально зарегистрировано 26 сортов чая; среди них «Геумда» - первый сорт чая-альбинос с желтыми листьями, в то время как остальные 25 сортов имеют зеленые листья.
Сорт был создан исследователями Национального института садоводства и травологии (NIHHS), которые в ходе длительной полевой оценки выявили перспективную линию альбиносов с желтыми листьями из зародышевой плазмы дикого чая, собранной в 1998 году в уезде Куре провинции Чолла-Намдо, Корея. Эта линия продемонстрировала стабильную экспрессию фенотипа альбиносов в условиях открытого грунта и была официально зарегистрирована как новый корейский сорт чая под названием «Геумда» 20 марта 2025 года.
Чай-альбинос подтвердил свои целебные свойства и механизм выработки полезных веществ в ходе сравнительного эксперимента с сортом зеленолистным сортом «Сангмок». В нем также участвовали эксперты Научно-исследовательского института чая Китайской академии сельскохозяйственных наук.
«Сангмок» обладает несколькими генами, специфичными для данного сорта и участвующими в биосинтезе катехина, включая гены семейств ANR, DFR, F3H, LAR и цитохрома P450, которые могут играть роль в противовоспалительных, противовирусных, антибактериальных и защитных механизмах от насекомых.
В полевых условиях «Геумда» демонстрировала выраженный фенотип, включая жёлтые молодые побеги и мелкие листья, по сравнению с «Сангмоком». Содержание хлорофилла у «Геумды» было значительно ниже, чем у «Сангмока», что дополнительно подтверждено анализом в просвечивающем электронном микроскопе, выявившим недоразвитые хлоропласты с существенно сниженной плотностью гран и тилакоидов.
Эти структурные дефекты согласуются с предыдущими открытиями, полученными на других сортах чая-альбиносах, таких как «Байе 1» и «Хуанцзинья», у которых нарушения в развитии хлоропластов были связаны с бледной окраской листьев и снижением фотосинтетической активности.
Анализ экспрессии генов дополнительно подтвердил физиологическую основу этого фенотипа.
Ключевые гены, связанные с фотосинтезом и биосинтезом хлорофилла, включая PsaB, PetA, Lhca3, Lhcb4, hemL, PCR и другие, были значительно подавлены в молодых побегах чая-альбиноса.
Подавление генов, участвующих в развитии хлоропластов и биосинтезе хлорофилла, в определенных условиях окружающей среды приводит к дефектному образованию хлоропластов, снижению накопления хлорофилла и, в конечном итоге, к фенотипу альбиноса. Среди альбиносных сортов чая, температурно-чувствительные сорта, как известно, демонстрируют серьезное повреждение хлоропластов и сниженный уровень пигмента в условиях низких температур.
У сорта «Геумда» желтые почки начали появляться в начале апреля, а стадия «одна почка и три листа» обычно наблюдалась около 20 апреля, когда среднесуточная температура оставалась ниже 20 °C. Когда в июне температура поднималась выше этого значения, желтые листья становились зелеными. Это температурно-зависимое изменение цвета предполагает, что сорт может принадлежать к термочувствительному альбиносному типу. Однако необходимы дальнейшие исследования для выяснения экологических и генетических факторов, регулирующих эти признаки.
Предыдущие исследования предполагали, что нарушенное развитие хлоропластов в листьях альбиносов снижает усвоение углерода, что впоследствии активирует пути метаболизма азота в качестве компенсаторной реакции. Этот метаболический сдвиг отражен в сорте «Геумда» со значительно более высоким накоплением общего количества свободных аминокислот, особенно теанина.
У «Геумда» общее количество свободных аминокислот и теанина, ключевого фактора вкуса умами зеленого чая, составило приблизительно 6,3% и 5,5% от сухого веса листа, соответственно, что находится в типичном диапазоне, указанном для сорта альбиносов (6–7% общего количества аминокислот; 2–5% теанина) и значительно выше, чем у сортов с зелеными листьями (3–4% общего количества аминокислот; 1–2% теанина).
Напротив, уровни катехинов были значительно снижены по сравнению с «Сангмоком». Эта обратная зависимость между аминокислотами и катехинами является отличительной чертой фенотипов чая-альбиносов и отражает подавление активности фенилпропаноидных путей при дефиците фотосинтеза. В совокупности эти результаты указывают на то, что «Геумда» демонстрирует усиленный метаболизм азота и подавленное усвоение углерода, что лежит в основе его высокого содержания аминокислот (особенно теанина) и низкого содержания катехинов.
Эти метаболические особенности не только способствуют богатому умами вкусу, но и предполагают потенциальную пользу для здоровья, учитывая отмеченную роль теанина в снижении веса и облегчении симптомов депрессии.
Учитывая эти функциональные характеристики, «Геумда» представляет собой ценный сорт для разработки высококачественных и полезных для здоровья чайных продуктов. Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования с использованием омических методов, таких как транскриптомика и метаболомика, для уточнения регуляторных сетей, лежащих в основе его уникального фенотипа и химии вкуса.
В более широком смысле, создание сорта-альбиноса знаменует собой важную веху в корейской селекции чая. Будучи сортом, полученным из местной дикой зародышевой плазмы, «Геумда» демонстрирует стабильное проявление признака альбинизма в условиях открытого грунта и обогащает генетическое разнообразие местных сортов чая. Его появление открывает новые возможности для производства высококачественных зеленых чаев, отвечающих вкусовым и функциональным предпочтениям потребителей.
По статье группы авторов (Юн-Сук Квон, Су Джин Ким, Ха Рим Хонг, Бён-Хёк Ким, Ын Ён Сон, Чун Хван Ким, Лян Чен, Ду-Гён Мун), опубликованной в журнале Horticulturae 2025 на портале www.mdpi.com. Заглавное фото принадлежит группе указанных авторов.