近日，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（以下簡(jiǎn)稱基因組所）主導(dǎo)并攜手中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所（以下簡(jiǎn)稱昆明動(dòng)物所）及云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所等單位，在茶樹全基因組組裝和茶樹起源演化研究上取得重要突破，相關(guān)研究成果以“群體測(cè)序增強(qiáng)對(duì)茶樹進(jìn)化的認(rèn)識(shí)”（“Population sequencing enhances understanding of tea plant evolution”）為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊《自然通訊》（Nature Communications）上。該研究結(jié)果為茶樹基因組學(xué)和育種研究，以及茶樹遺傳和進(jìn)化研究提供了豐富的素材。
茶樹（Camellia sinensis [L.] O. Kuntze）起源于中國(guó)而風(fēng)靡于世界，世界茶飲料消費(fèi)人口已超過三分之二。茶樹在我國(guó)分布廣泛，種質(zhì)資源豐富，六大茶類各具特色，而有關(guān)茶樹進(jìn)化的研究尚少。研究團(tuán)隊(duì)首先以我國(guó)著名的優(yōu)良茶樹品種‘龍井43’（C. sinensis var. sinensis cv. Longjing 43）為材料，利用研究團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的三代組裝軟件結(jié)合高通量染色體構(gòu)象捕獲（Hi-C）等技術(shù)，克服了其基因組高度雜合、重復(fù)序列比例高等復(fù)雜基因組組裝難題，完成了‘龍井43’染色體級(jí)別的基因組組裝。‘龍井43’基因組大小為3.26 Gb，DNA框架（scaffold） N50達(dá)到143.85 Mb，具有較好的連續(xù)性，在單堿基水平和scaffold水平都達(dá)到了較高的準(zhǔn)確性，獲得了33556個(gè)高質(zhì)量的注釋基因。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)‘龍井43’與抗病、風(fēng)味代謝和自交不親和相關(guān)基因家族發(fā)生擴(kuò)張，與抗逆等相關(guān)的基因發(fā)生正選擇?；诮M裝的高質(zhì)量基因組，對(duì)來自世界不同國(guó)家和地區(qū)的139份有代表性的茶樹材料進(jìn)行了深度重測(cè)序，研究結(jié)果揭示了茶樹群體的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，描繪了栽培茶樹的進(jìn)化歷史。發(fā)現(xiàn)隨著栽培區(qū)域的擴(kuò)張，增加了茶樹種群間的雜合性和廣泛的基因流；茶樹野生近緣種群是中小葉茶品種（植物分類上多屬于茶變種）（C. sinensis var. sinensis）和大葉茶品種（植物分類上多屬于阿薩姆茶變種）（C. sinensis var. assamica）的祖先，馴化過程中二者的選擇方向存在差異，中小葉茶 （茶變種）在長(zhǎng)期馴化過程中與茶葉風(fēng)味相關(guān)的萜烯類代謝基因和抗病相關(guān)基因受到選擇強(qiáng)于大葉茶（阿薩姆變種）茶樹。
‘龍井43’是來源于西湖龍井群體種的優(yōu)良品種，以其發(fā)芽早、品質(zhì)優(yōu)、抗逆性強(qiáng)等優(yōu)良經(jīng)濟(jì)性狀而深受我國(guó)茶農(nóng)歡迎，在我國(guó)綠茶主產(chǎn)區(qū)推廣面積居于前列。今年適逢‘龍井43’發(fā)現(xiàn)60周年，該研究結(jié)果解釋了‘龍井43’質(zhì)優(yōu)、抗逆的分子本質(zhì)，具有較好的紀(jì)念意義。
文章共同一作為茶葉所王新超研究員、基因組所博士研究生馮虎、基因組所常玉曉研究員、茶葉所馬春雷副研究員、茶葉所王麗鴛研究員和茶葉所郝心愿副研究員。文章共同通訊作者為茶葉所楊亞軍研究員、基因組所阮玨研究員、茶葉所陳亮研究員和昆明動(dòng)物所王國(guó)棟研究員。基因組所李阿倫、崔鵬研究員、王曉波、艾成、趙勝和吳志超，茶葉所成浩研究員、王璐副研究員、金基強(qiáng)副研究員和韋康研究員，云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所劉本英研究員和李友勇副研究員也參與了研究工作。
該研究得到中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程、農(nóng)業(yè)基因組協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目、浙江省茶樹新品種選育重大科技專項(xiàng)、深圳市基礎(chǔ)研究學(xué)科布局項(xiàng)目、國(guó)家青年拔尖人才支持計(jì)劃和云南省創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-18228-8
圖 1‘龍井43’基因組特征和質(zhì)量評(píng)估結(jié)果
圖 2 重測(cè)序茶樹樣品分布及進(jìn)化分析
圖 3 茶變種和阿薩姆變種基因選擇揭示了不同的馴化方向
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