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中国种茶树全基因组密码破解

2018-04-25 14:29:23   [  经济日报  ]  

  从安徽农业大学获悉,该校茶树生物学与资源利用国家重点实验室宛晓春教授研究团队,联合深圳华大基因等单位,破解了世界上分布最广的中国种茶树的全基因组信息,成果日前在线发表于《美国科学院院刊》上。

  世界主栽茶树分属两个变种:即中国种和阿萨姆种,前者叶小,分布广泛,适制绿茶等六大茶类;后者叶大,主要分布在热带和亚热带地区,适制红茶和普洱茶。研究团队以国家级茶树品种舒茶早(中国种)为材料,用二代和三代测序技术对其进行测序,采取杂合组装策略,获得覆盖基因组93%区域的高质量序列草图,注释出33932个高可行度的茶树基因。研究发现,茶树祖先种大约在8000万年前与猕猴桃物种发生分化,继而又分化形成中国种和阿萨姆种。

  茶树中丰富的儿茶素、茶氨酸、咖啡碱和萜烯类等特征性化合物,赋予茶叶独特的风味。研究发现,茶树基因组发生过两次全基因组复制事件,最近一次发生在3000万—4000万年前,导致了与儿茶素类物质和咖啡碱生物合成相关的基因拷贝数显著增加。儿茶素的生物合成受到复杂的转录调控,许多与生物逆境和非生物逆境相关的转录因子都与儿茶素含量高度相关。比较基因组分析发现,萜烯类等物质的合成酶基因拷贝数在茶树基因组中也发生显著扩增,有助于增强茶叶的香气。这些发现首次从基因组层面系统阐述了茶叶中富含独特的风味物质之谜。

  这一成果对促进山茶属植物的物种进化、茶叶风味物质形成机理、分子育种、茶树种质资源利用与保护的研究,以及茶文化的繁荣与传播等具有重要意义。