微生物群落如何塑造了我們茶杯中的風味

 

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大家現在對「微生物體」（microbiome）都已經耳熟能詳了，不論是動植物，體表都有一群微生物與我們共生，保護我們、產生我們需要的養分。對植物來說，這些微生物的角色更加複雜，只要聽過「樹聯網」（wood wide web）的人，應該都能同意我的說法。

最近美國加州大學河濱分校的研究，更進一步證明了微生物體對植物有多重要。

相信大家都知道葡萄酒與茶這些飲料有所謂的「風土條件」吧！不同地區生產的葡萄酒與茶，會有不同的風味。就拿我最愛的白茶來舉例，不同的產區喝起來味道也不相同。

有些人會說這是因為土壤中的礦物質的緣故，但是再以茶來舉例，同一個產區的茶，不同的季節也會有不同的風味。

所以，茶的風味應該不只是土壤中的礦物質吧？懷抱著這樣的想法，美國的研究團隊來到中國的武夷學院，從357種茶裡面挑選了17個茶樹品系作為研究對象，這些品系的茶胺酸（theanine）含量各不相同，包括肉桂（Rougui, RG）、大紅袍（Dahongpao, DHP）、福建水仙（FujianShuixian, FJSX）、白雞冠（Baijiguan, BJG）、中茶302（Zhongcha302, ZC302）、碧雲（Biyun, BY）、紫玫瑰（Zimeigui, ZMG）、安吉白茶（Anjibaicha, AJBC）、龍井43（Longjing43, LJ43）、佛手（Foshou, FS）、正和大白（Zhenghedabai, ZHDB）、堅柏黃（Jianbohuang, JBH）、南江1號（Nanjiang1, NJ1）、雲康10號（Yunkang10, YK10）、鐵觀音（Tieguanyin, TGY）、毛蟹（Maoxie, MX）和書茶早（Shuchazao, SCZ）。

研究團隊收集了春秋兩季的根與葉樣本，分析之後發現，秋季的樣本茶胺酸含量較高。由於茶胺酸是影響茶葉風味的重要因素，所以接著他們從高茶胺酸品系中挑選了肉桂、低茶胺酸品系中挑選了毛蟹做進一步的測試。

分析這兩個品系秋季的根部微生物體後發現，肉桂的微生物體多樣性高於毛蟹。其中叢毛單胞菌科（Comamonadaceae）、莖桿桿菌科（Caulobacteraceae）、伯克霍爾德氏菌科（Burkholderiaceae）、根瘤菌科（Rhizobiaceae）、Haliangiaceae 和亞硝化單胞菌科（Nitrosomonadaceae）等，在肉桂根部比在毛蟹根部富集更多。值得注意的是，兩個品種的根部都富集了與氮代謝相關的微生物，包括根瘤菌科、法蘭克科（Frankiaceae）、Beijerinckiaceae、紅螺菌科（Rhodospirillaceae）和緩生根瘤菌科（Bradyrhizobiaceae）。與毛蟹相比，肉桂根表現出較高的氮代謝相關微生物代表性。

有趣的是，雖然春季的時候茶胺酸會從根部運輸到葉片，但是春季時與氮代謝相關的微生物反而較少，反而是秋季時較多。而且，與氮代謝相關的微生物在肉桂裡也多過毛蟹。進一步的分析發現，肉桂裡面的銨吸收比毛蟹要高。

為了要確認銨吸收是否與茶胺酸累積有關，研究團隊分析了所有17品系的茶，發現銨吸收與茶胺酸累積成正相關，而硝酸根的吸收則呈現負相關。

接著，研究團隊從從RG根部分離的94種菌株中挑選出來21種不同的細菌菌株，涵蓋了12個微生物家族，來自兩個門：變形菌門和放線菌門，有效地模擬了秋季RG根部觀察到的微生物社群結構，並將之稱為SynCom21。另外，他們也從94種可用的細菌中選出16種缺乏氮功能的細菌種，並將它們指定為SynCom16-N。

以這兩種來測試阿拉伯芥後發現，SynCom16-N無法有效促進根部生長。這意味著，SynCom21促進根部生長的能力可能與其氮功能有關。將SynCom21用在茶樹上發現，茶樹的銨吸收與茶胺酸合成都上升了。

總而言之，研究團隊透過研究不同茶樹品系的根部微生物體，發現了可以提升茶葉風味的微生物組合，對於瞭解茶的生理學以及相關的微生物體學，提供了非常寶貴的資訊。

參考文獻：

Xin et al., Root microbiota of tea plants regulate nitrogen homeostasis and theanine synthesis to influence tea quality, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.01.044