昆明植物所高立志研究组发现决定大理茶独特茶叶风味和抗性的基因组学基础

大理茶（Camellia taliensis）在分类学上隶属于山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）之茶组（Sect. Thea (L.) Dyer），主要分布于云南省西南部和缅甸北部（云南横断山脉澜沧江中段至伊洛瓦底江流域），属国家二级保护植物。目前普遍认为大理茶是栽培茶最重要的野生近缘种之一。由于大理茶具有醇厚回甘等独特的风味，据记载，早在两千年前，人们就已经开始栽培和饮用其叶片，南诏时期广泛流行的“银生茶”即出自于大理茶，目前依然有以大理茶为原料的“大理通感茶”以及“野生乔木茶”在市面上销售。相对于栽培茶树来说，大理茶通常生长在环境更为恶劣的高海拔常绿阔叶林中，受到的生物与非生物胁迫更为严峻，在长期的自然选择下保留了许多优异的抗性基因。因此，大理茶作为栽培茶树的重要野生近缘植物，对茶树在品质、产量及抗逆相关的遗传改良上具有重要意义。

在中国科学院“百人计划”、云南省高端人才项目、云南省海外高层次引进计划和国家自然科学基金的联合支持下，中国科学院昆明植物研究所高立志课题组对大理茶转录组学进行了研究。采用高通量 Illumina High-Seq 2000 测序平台对大理茶进行了转录组测序，通过组装和注释首次获得了大理茶高质量的参考转录组序列。通过分析在大理茶转录组中鉴定出了大量与茶叶品质密切相关的重要次生代谢产物通路基因，令人振奋的是这些基因基本上是全长的（fl-cDNA）；通过与小叶茶中已克隆的同源基因比对，发现了 TCS，FNSII 等诸多基因与栽培茶树具有明显差异，推测与大理茶独特的风味相关。值得一提的是，基因表达分析发现与茶氨酸及咖啡因合成相关的代谢基因在花中强烈地表达，据此推测茶花可能是茶氨酸和咖啡因合成的另一个重要组织。与小叶茶转录组中抗性相关的基因家族的比较分析发现 LEA、ERF 等基因家族在大理茶中大量特异性地扩增，使得大理茶具有更强的适应性和抗性（特别是抗寒性）。该研究取得的结果为大理茶独特口感和较强的抗性提供了比较转录组学参考，为将来进一步开展茶树比较功能基因组学和分子育种提供了理论依据。

上述研究结果以“De novo transcriptome assembly of the wild relative of tea tree (Camellia taliensis) and comparative analysis with tea transcriptome identified putative genes associated with tea quality and stress response”为题发表在BMC Genomics 上（http://www.biomedcentral.com/1471-2164/16/298/）。

图一：大理茶重要次生代谢产物通路及重要功能基因挖掘与比较分析

a）类黄酮生物合成途径； b) 茶氨酸生物合成途径；c）咖啡因生物合成途径。

图二：重要次生代谢通路基因在不同发育阶段表达分析

a）类黄酮生物合成途径； b) 茶氨酸生物合成途径；c）咖啡因生物合成途径。（TS:嫩芽，YL：幼叶，FB：花苞，FL：花）

图三：大理茶与栽培茶树中抗逆相关基因家族的比较分析

a) LEA基因家族；b) 茶树中最大的LEA基因家族；c) 与抗逆相关的转录因子基因家族。