2020年9月7日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊（Nature Communications）》在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所（以下簡稱“基因組所”）和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所主導(dǎo)并攜手中國科學(xué)院昆明動物研究所及云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所等單位完成的協(xié)同創(chuàng)新研究成果。這篇題為“Population sequencing enhances understanding of tea plant evolution”的研究論文，報道了茶樹全基因組組裝和茶樹起源演化研究上取得重要突破，為茶樹基因組研究和育種研究，以及茶樹遺傳和進化研究提供了豐富的素材。
茶樹起源于中國而風(fēng)靡于世界，世界茶飲料消費人口已超過三分之二。茶樹在我國分布廣泛，種質(zhì)資源豐富，但關(guān)于茶樹進化的研究還比較少。研究團隊以我國著名的茶樹品種‘龍井43' （C.sinensis var. sinensis cv. Longjing 43）為材料，利用基因組所自主開發(fā)的三代測序組裝算法WTDBG結(jié)合Hi-C等技術(shù)，克服其基因組高度雜合、重復(fù)序列比例高（>80%）等復(fù)雜基因組組裝難題，完成了’龍井43‘染色體級別的基因組組裝，得到了高質(zhì)量的基因組數(shù)據(jù)。其基因組大小為3.26 Gb，scaffold N50達到143.85 Mb，具有較好的連續(xù)性，在單堿基水平和scaffold水平都達到了較高的準(zhǔn)確性，獲得了33556個高質(zhì)量的注釋基因。
研究團隊發(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)生擴張，與抗逆等相關(guān)基因發(fā)生正選擇?；诮M裝的高質(zhì)量基因組，對來自世界不同國家和地區(qū)的139份有代表性的茶樹材料進行了深度重測序，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化歷史。此外，茶樹近緣種群是茶變種（C.sinensis var. sinensis）和阿薩姆變種（C. sinensis var.assamica）的祖先，馴化過程中二者的選擇方向存在差異，茶變種在馴化過程中與風(fēng)味相關(guān)的萜烯類代謝基因和抗病相關(guān)基因受到選擇強于阿薩姆變種茶樹。
中國小葉種茶樹中與萜烯代謝相關(guān)的基因受到選擇，并且這些基因在芽和葉中表達量較高。
中國科學(xué)院院士錢前研究員對對該項研究工作給予了高度評價：“感謝茶葉所楊亞軍老所長帶領(lǐng)的參加該項目研究的全體茶葉科研人員長期艱苦工作，正是你們持續(xù)的研究積累和對新建的農(nóng)業(yè)基因組研究所以阮玨為代表的年輕科研人員的信任，團結(jié)協(xié)作，勇攀高峰，才有了今日之’龍井43‘基因組研究之碩果，而’龍井43‘則是中國現(xiàn)代茶葉最典型代表！我很高興，也很感動，’龍井43‘的茶葉基因組必將奠定現(xiàn)代綠茶育種基礎(chǔ)，促使綠茶育種產(chǎn)生新的飛躍！”據(jù)悉，今年恰逢’龍井43‘這一全國綠茶主產(chǎn)區(qū)推廣面積居于前列的無性系茶樹品種育成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。
該論文的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；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物所王國棟研究員?；蚪M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)新項目、浙江省茶樹新品種選育重大科技專項、深圳市基礎(chǔ)研究學(xué)科布局項目、國家青年拔尖人才支持計劃和云南省創(chuàng)新研究團隊等項目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-18228-8
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