茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze.)属于山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）植物。中国是茶树的原产地，是世界上最早发现和利用茶树的国家，经历了从药用到饮用的发展过程。发展至今，茶已经成为全世界的第二大饮料，仅次于净水。茶能流传至今和广泛传播与其特有的功效与品质分不开。与其他植物相比，茶树中次生代谢产物有其独特性，茶树芽叶中含有儿茶素、咖啡因、氨基酸和香气等特征性次生代谢产物，这些物质不仅赋予了茶叶独有的色、香、味品质，而且与人体健康密切相关。本论文研究以茶树品种“金萱”为研究对象，从茶叶的采前、采后和深加工三个阶段对茶叶的重要品质成分—氨基酸的生物合成与调控机制进行了研究，旨在解决两个科学问题:(1)采前、采后茶叶氨基酸受哪些主要因子调控？(2)调控因子对茶叶氨基酸生物合成的作用机制是什么？本研究采用分子生物学的基因克隆、大肠杆菌原核表达、烟草瞬时表达，蛋白质组学，代谢组学等多种研究手段从基因、mRNA、蛋白质和代谢产物等多个层次阐明了茶叶游离氨基酸生物合成与调控机制，其主要的研究结果如下:　　(1)在采前茶叶氨基酸的研究中，黑暗条件是影响游离氨基酸形成的主要因子。结合代谢组学、蛋白质组学和透射电子显微镜等多种研究手段，揭示了黑暗处理诱导茶叶氨基酸富集的主要原因。茶树遮光处理后，茶叶中的氨基酸含量显著增加，蛋白质含量显著降低。蛋白质组学的研究结果显示，与氨基酸合成相关的蛋白在黑暗处理之后显著下调。透射电镜的结果显示叶绿体数目在黑暗处理的茶树叶片中减少。叶绿体中可溶性蛋白的含量减少。此外，两个叶绿体蛋白水解酶ATP-dependent Clp protease proteolytic subunit3和protease Do-like2在黑暗处理的茶树叶片中呈显著性上调。由此表明了黑暗处理茶树叶片中叶绿体蛋白的水解是游离氨基酸含量增加的主要原因。　　(2)在采后茶叶氨基酸的研究中，厌氧胁迫是影响非蛋白源氨基酸—gama-氨基丁酸(GABA)的主要因子。在茶叶加工过程中，厌氧胁迫和机械损伤的共同作用能使GABA含量大量的积累，其主要调控的是由谷氨酸形成GABA的路径与该路径上的谷氨酸脱羧酶(GAD)。通过原核表达体系和烟草瞬时表达体系验证了茶叶中谷氨酸脱羧酶基因（CsGAD1、2和3）的功能。与模式植物拟南芥不同，茶叶在经受多重胁迫时，GABA的富集受双重机制的调节，其中包括在胁迫开始CsGAD1的酶活由钙调蛋白激活（CsGAD1有一个钙调蛋白调节自抑制区域，在结合钙调蛋白之后CsGAD1被激活，而CsGAD2和CsGAD3不能通过结合钙调蛋白而被激活）;CsGAD2mRNA的高水平是由厌氧胁迫和机械损伤共同作用引起的。　　(3)在深加工过程中茶叶氨基酸的研究中，从废弃资源茶树花中发现了具有水解茶叶蛋白功能的蛋白水解酶，可显著提高茶饮料中的游离氨基酸含量，茶树花蛋白水解酶可使茶叶饮料中的氨基酸提高177％，显著强于商业化的蛋白水解酶(0-67％)。蛋白组学与抑制剂实验研究表明丝氨酸羧肽酶类似酶(CsSCLP)是其中一种主要的茶树花蛋白水解酶。重组蛋白功能验证了该酶具有提高茶叶饮料中氨基酸含量的能力。此外CsSCLP在茶树花的各个开花阶段与组织中均有表达且表达水平相当。　　本研究率先功能鉴定了多个与茶叶蛋白源氨基酸合成相关的基因和蛋白，并首次解析了茶叶中非蛋白源氨基酸GABA合成的双调控机制，这种调控机制与模式植物的调控机制明显不同。研究结果将有助于提高我们对茶叶种植和加工过程氨基酸形成机理的认识，并为今后茶叶氨基酸绿色调控新技术的研发提供理论基础。