华中农大绘成首个古茶树基因组精细图谱揭示我国茶树选育进程

来源：植物科学最前沿

近日，华中农大园艺林学学院茶学系闻玮玮教授课题组在国际学术期刊Nature Communications上发表了题为“Genome assembly of wild tea tree DASZ reveals pedigree and selection history of tea varieties”的研究论文，研究在茶树群体遗传与代谢生物学领域研究取得了重要进展。

茶、可可、咖啡并称世界三大饮料，我国茶文化源远千年，古茶树作为现代茶产业中的一员，不仅具有独特的经济和文化价值，更是论证茶树起源、分类与种质创新的重要资源。该研究在完成首个高质量染色体级别的古茶树基因组组装的基础上，利用217份多样的茶树资源的转录组数据，揭示了中国茶树育种中的骨干亲本，并鉴定了调控儿茶素生物合成的多个关键基因，发现了在遗传和代谢水平上，古茶树和栽培种并未显著分化，表明在风味品质上，茶树可能未受到长期定向的人工选择。

茶树资源的群体结构与家系图谱

测序组装的古茶树位于云南省保山市野外深山，研究者对来源于中国16个省份的审定品种和古树茶等共217份茶树种质进行了表型调查和转录组测序。家系分析揭示，中国的茶树育种过程中存在数个骨干亲本，例如知名的福鼎大白茶和铁观音。有意思的是，不论是优良品种或古茶树，还是拥有不同叶型和树型的材料，或是不同地理来源的材料，均随机分布于系统发生树中。群体结构分析与系统发生树的结果相同，表明茶树种质资源间基因交流频繁，随机选择的茶树多样性种质资源中未见与上述分类相呼应的群体结构。系统发生树和群体结构分析将217份茶树材料分为5个亚群，不同亚群的LD衰减均非常迅速，预示茶树资源群体具有丰富的遗传多样性。

儿茶素生物合成通路

茶叶中最具有代表性的类黄酮代谢物儿茶素，不仅赋予茶特有的风味，而且对人类健康大有裨益。研究者对上述茶树资源的8种常见儿茶素以及没食子酸进行了测定，发现这些代谢物在上述各类型的茶树间不存在显著的区别。全基因组关联分析挖掘到176个控制儿茶素等代谢物自然变异的遗传位点，包含可能参与儿茶素生物合成及其代谢通路调控的酶类、转录因子和转运蛋白等候选基因，鉴定出控制有益天然产物合成的关键等位基因。基于此，有关茶树人工驯化的结果显示，在风味品质上，茶树并未受到长期定向人工选择。该研究不仅为茶树功能基因组学的发展提供基础和丰富资源，而且为茶树分子育种、品质提升以及有益天然产物生物合成奠定基础。

园艺生物学教育部重点实验室研究生张维奕、邱海吉、郭亚飞、万浩亮以及保加利亚系统生物学和生物技术研究中心张有君研究员为论文并列第一作者，闻玮玮教授为通讯作者。茶学系倪德江教授、郭飞副教授、赵华副教授、王璞博士、王明乐博士参与了资源收集等部分工作，保加利亚系统生物学和生物技术研究中心张有君研究员、意大利农业研究与经济学委员会Federico Scossa博士、德国尤利希研究中心Björn Usadel教授和马普所的Alisdair Fernie教授团队也共同参与了该项研究。茶学学科自2015年开始组建茶树生物学团队以来，注重资源收集和加强青年人才培养力度，不到5年时间已取得初步成效，该研究得到国家重点研发计划和华中农业大学自主创新项目的支持。