從組裝「龍井43」染色體基因組入手,我科學家揭示栽培茶樹進化史

2020-12-04 工人日報

工人日報客戶端9月18日電 近日，由中國農科院茶葉研究所和深圳農業基因組研究所主導，攜手中國科學院昆明動物研究所及雲南省農業科學院茶葉研究所等單位，在茶樹全基因組組裝和茶樹起源演化研究上取得重要突破，組裝了「龍井43」染色體級別的基因組，並揭示了栽培茶樹的進化歷史。該研究為茶樹基因組學和育種研究，以及茶樹遺傳和進化研究提供了豐富的素材。相關研究成果在線發表在《自然通訊（Nature Communications）》上。

據茶葉所楊亞軍研究員介紹，茶樹起源於中國而風靡於世界，世界茶飲料消費人口佔總人口比率已超過三分之二。茶樹在我國分布廣泛，種質資源豐富，六大茶類各具特色，而有關茶樹進化的研究尚少。研究團隊首先以我國著名的優良茶樹品種「龍井43」（C. sinensis var. sinensis cv. Longjing 43）為材料，利用研究團隊自主開發的三代組裝軟體結合高Hi-C等技術，克服了其基因組高度雜合、重複序列比例高等複雜基因組組裝難題，完成了「龍井43」染色體級別的基因組組裝。「龍井43」基因組大小為3.26 Gb，scaffold N50達到143.85 Mb，具有較好的連續性，在單鹼基水平和scaffold水平都達到了較高的準確性，獲得了33556個高質量的注釋基因。研究結果發現「龍井43」與抗病、風味代謝和自交不親和相關基因家族發生擴張，與抗逆等相關的基因發生正選擇。

基於組裝的高質量基因組，研究團隊對來自世界不同國家和地區的139份有代表性的茶樹材料進行了深度重測序，研究結果揭示了茶樹群體的系統發生關係，描繪了栽培茶樹的進化歷史。研究發現，隨著栽培區域的擴張，增加了茶樹種群間的雜合性和廣泛的基因流；茶樹野生近緣種群是中小葉茶品種（植物分類上多屬於茶變種）（C. sinensis var. sinensis）和大葉茶品種（植物分類上多屬於阿薩姆茶變種）（C. sinensis var. assamica）的祖先，馴化過程中二者的選擇方向存在差異，中小葉茶 (茶變種)在長期馴化過程中與茶葉風味相關的萜烯類代謝基因和抗病相關基因受到選擇強於大葉茶（阿薩姆變種）茶樹。（工人日報記者黃哲雯）

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    近日，朱玉賢團隊解析了世界上首個高精度的草棉參考基因組，解決了困擾已久的棉花A基因組進化起源問題，為棉花遺傳改良提供了寶貴的基因組資源，將加快培育高產優質的棉花新品種的進程。相關研究成果發表於《自然—遺傳學》。
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    染色體進化是物種形成和演化的重要驅動因素。具有顯著核型差異的食肉目動物為染色體進化研究提供了很好的研究素材。雖然前人通過比較染色體塗色法建立了食肉目內許多物種的染色體比較圖譜，但這些研究的解析度比較低，尚沒有深入到精細的核苷酸水平，也不能在核苷酸水平研究不同食肉目物種間的共線性區塊、染色體重排以及染色體斷裂區分布等染色體進化規律。
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