科学家破解中国种茶树全基因密码

近日,安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室，联合深圳华大基因和中国科学院国家基因研究中心(上海)等相关研究团队，破解了世界上分布最广的中国种茶树的全基因组信息，从基因组层面系统解开了茶叶中富含独特的风味物质之谜。这一成果，标志着中国茶树生物学基础研究取得重大突破。

据介绍，世界主栽茶树分属两个变种：中国种和阿萨姆种，前者叶小，分布广泛，适合制作绿茶等茶类;后者叶大，主要分布在热带和冬季温暖的亚热带地区，适合制作红茶和普洱茶。安农大茶树生物学与资源利用国家重点实验室主任宛晓春说，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个高可信度的茶树基因。研究团队成员韦朝领说，研究结果显示，中国种基因组大小为3.1Gb，重复序列含量为64%，“基因组组装完整性和质量高于同类其他植物的组装水平”。

茶树叶片中合成积累丰富的儿茶素、茶氨酸、咖啡碱和萜烯类等次生代谢产物，赋予了茶叶独特的风味。安徽省科技厅厅长宛晓春说，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3000万至4000万年前，该事件及后续串联复制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。进一步的研究发现，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与儿茶素含量高度相关。研究发现了一个参与茶氨酸合成的关键酶基因，并通过转录组学和转基因分析，证明该基因具有合成茶氨酸的酶活性。“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，有助于解释茶叶独特的香气。”宛晓春说。该研究成果近日在线发表于《美国科学院院刊》。