華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院茶學(xué)系聞瑋瑋教授課題組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上發(fā)表了題為“Genome assembly of wild tea tree DASZ reveals pedigree and selection history of tea varieties”的研究論文，研究在茶樹(shù)群體遺傳與代謝生物學(xué)領(lǐng)域研究取得了重要進(jìn)展。
茶、可可、咖啡并稱世界三大飲料，我國(guó)茶文化源遠(yuǎn)千年，古茶樹(shù)作為現(xiàn)代茶產(chǎn)業(yè)中的一員，不僅具有獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)和文化價(jià)值，更是論證茶樹(shù)起源、分類與種質(zhì)創(chuàng)新的重要資源。該研究在完成首個(gè)高質(zhì)量染色體級(jí)別的古茶樹(shù)基因組組裝的基礎(chǔ)上，利用217份多樣的茶樹(shù)資源的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，揭示了中國(guó)茶樹(shù)育種中的骨干親本，并鑒定了調(diào)控兒茶素生物合成的多個(gè)關(guān)鍵基因，發(fā)現(xiàn)了在遺傳和代謝水平上，古茶樹(shù)和栽培種并未顯著分化，表明在風(fēng)味品質(zhì)上，茶樹(shù)可能未受到長(zhǎng)期定向的人工選擇。
茶樹(shù)資源的群體結(jié)構(gòu)與家系圖譜
測(cè)序組裝的古茶樹(shù)位于云南省保山市野外深山，研究者對(duì)來(lái)源于中國(guó)16個(gè)省份的審定品種和古樹(shù)茶等共217份茶樹(shù)種質(zhì)進(jìn)行了表型調(diào)查和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。家系分析揭示，中國(guó)的茶樹(shù)育種過(guò)程中存在數(shù)個(gè)骨干親本，例如知名的福鼎大白茶和鐵觀音。有意思的是，不論是優(yōu)良品種或古茶樹(shù)，還是擁有不同葉型和樹(shù)型的材料，或是不同地理來(lái)源的材料，均隨機(jī)分布于系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)中。群體結(jié)構(gòu)分析與系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)的結(jié)果相同，表明茶樹(shù)種質(zhì)資源間基因交流頻繁，隨機(jī)選擇的茶樹(shù)多樣性種質(zhì)資源中未見(jiàn)與上述分類相呼應(yīng)的群體結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)和群體結(jié)構(gòu)分析將217份茶樹(shù)材料分為5個(gè)亞群，不同亞群的LD衰減均非常迅速，預(yù)示茶樹(shù)資源群體具有豐富的遺傳多樣性。
兒茶素生物合成通路
茶葉中最具有代表性的類黃酮代謝物兒茶素，不僅賦予茶特有的風(fēng)味，而且對(duì)人類健康大有裨益。研究者對(duì)上述茶樹(shù)資源的8種常見(jiàn)兒茶素以及沒(méi)食子酸進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)這些代謝物在上述各類型的茶樹(shù)間不存在顯著的區(qū)別。全基因組關(guān)聯(lián)分析挖掘到176個(gè)控制兒茶素等代謝物自然變異的遺傳位點(diǎn)，包含可能參與兒茶素生物合成及其代謝通路調(diào)控的酶類、轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等候選基因，鑒定出控制有益天然產(chǎn)物合成的關(guān)鍵等位基因?；诖耍嘘P(guān)茶樹(shù)人工馴化的結(jié)果顯示，在風(fēng)味品質(zhì)上，茶樹(shù)并未受到長(zhǎng)期定向人工選擇。該研究不僅為茶樹(shù)功能基因組學(xué)的發(fā)展提供基礎(chǔ)和豐富資源，而且為茶樹(shù)分子育種、品質(zhì)提升以及有益天然產(chǎn)物生物合成奠定基礎(chǔ)。
園藝生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究生張維奕、邱海吉、郭亞飛、萬(wàn)浩亮以及保加利亞系統(tǒng)生物學(xué)和生物技術(shù)研究中心張有君研究員為論文并列第一作者，聞瑋瑋教授為通訊作者。茶學(xué)系倪德江教授、郭飛副教授、趙華副教授、王璞博士、王明樂(lè)博士參與了資源收集等部分工作，保加利亞系統(tǒng)生物學(xué)和生物技術(shù)研究中心張有君研究員、意大利農(nóng)業(yè)研究與經(jīng)濟(jì)學(xué)委員會(huì)Federico Scossa博士、德國(guó)尤利希研究中心Bj?rn Usadel教授和馬普所的Alisdair Fernie教授團(tuán)隊(duì)也共同參與了該項(xiàng)研究。茶學(xué)學(xué)科自2015年開(kāi)始組建茶樹(shù)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)以來(lái)，注重資源收集和加強(qiáng)青年人才培養(yǎng)力度，不到5年時(shí)間已取得初步成效，該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)自主創(chuàng)新項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-17498-6
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