茶树基因组测序

来自中国和美国的多机构研究团队对栽培茶树(Camellia sinensis)的基因组进行了测序。

茶叶是世界上最古老的(自公元前3000年以来)和最受欢迎的含咖啡因的饮料，具有巨大的经济，药用和文化重要性，在160个国家超过30亿人的社交和习惯消费。

茶树是商业种植的茶的源极和所述的构件属山茶(家庭山茶科)，其中包含100个种类-包括几个其他经济上重要的物种，例如公知的山茶花与他们有吸引力的花(大蚕蛾，C. reticulata和C. sasanqua)和传统的油树C. oleifera。

由中国昆明植物研究所植物遗传学家李智智博士领导的研究小组对云南10号的基因组进行了测序，云南10号是一种二倍体精英品种C. sinensisvar。阿萨米卡在中国西南地区广泛种植。

“我们已成功测序并组装了20多种植物基因组。但是这个基因组，即茶树基因组，很难实现，“高博士说，他是2017年5月1日发表在分子植物杂志上的一篇关于这项研究的论文的通讯作者。

茶树基因组结果比最初预期的要大得多：长度为30.2亿个碱基对，是咖啡植物基因组大小的四倍多，比大多数测序植物物种大得多。

使图片进一步复杂化的事实是许多这些基因是重复的或接近重复的。

高博士和共同作者估计，茶树基因组中超过一半的碱基对(67%)是反转录转座子序列的一部分，或者是“跳跃基因”，它们将自己复制并粘贴到不同的位置。基因组无数次。

大量的反转录转座子导致茶树基因组大小的显着扩大，并且可能包括抗病病毒的许多，许多重复的某些基因。

研究人员认为，这些“扩大的”基因家族必须帮助茶树适应不同的气候和环境压力，因为茶树在广泛的气候条件下在几个大陆上生长良好。

由于大部分逆转录转座子的复制和粘贴似乎最近都发生在茶树的进化史上，因此作者认为至少有一些重复是对栽培的反应。

以前的研究表明，茶的大部分味道都归功于一组被称为黄酮类的抗氧化剂，这些分子被认为可以帮助植物在环境中生存。

其中一种称为儿茶素的苦味黄酮类与茶味特别相关。儿茶素和其他黄酮类化合物的水平因山茶花种类而异，咖啡因也是如此。

高博士和他的同事们发现，中华鳖的叶子不仅含有高水平的儿茶素，咖啡因和黄酮类化合物，而且还含有多种能产生咖啡因和黄酮类化合物的基因。

咖啡因和类黄酮如儿茶素不是蛋白质，因此不直接在基因组中编码，而是茶叶中的遗传编码蛋白质制造它们。

所有山茶属物种都有产生咖啡因和类黄酮的途径的基因，但每个物种都表达不同水平的基因。

这种变化可以解释为什么C. sinensis叶子适合制作茶叶，而其他山茶花种类的叶子则不适合。

“对25种山茶属物种进行的比较研究表明，大多数类黄酮和咖啡因 - 而不是茶氨酸相关基因的高表达水平有助于提高儿茶素和咖啡因的产量，从而提高茶叶加工适应性和茶叶品质，”科学家表示。

“这些新发现为特征性生物合成途径的进一步代谢组学和功能基因组改良铺平了道路，并将有助于开发更多样化的茶味，最终能够满足并吸引全世界更多的茶饮用者。”

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