記者從安徽農業大學獲悉，該校茶樹生物學與資源利用國家重點實驗室宛曉春教授研究團隊，聯合深圳華大基因和中國科學院國家基因研究中心（上海）等相關研究團隊，破解了世界上分布最廣的中國種茶樹的全基因組信息，從基因組層面系統解開了茶葉中富含獨特的風味物質之謎，標誌著我國茶樹生物學基礎研究取得重大突破。相關成果日前在線發表於《美國科學院院刊》。
宛曉春介紹，世界主栽茶樹分屬兩個變種:中國種和阿薩姆種，前者葉小，分布廣泛，適合制綠茶等六大茶類；後者葉大，主要分布在熱帶和冬季溫暖的亞熱帶地區，適合制紅茶和普洱茶。研究團隊以國家級茶樹品種舒茶早（中國種）為材料，用二代和三代測序技術對其進行測序，採取雜合組裝策略，獲得覆蓋基因組93%區域的高質量序列草圖，注釋出33,932個高可信度的茶樹基因。結果顯示，中國種基因組大小為3.1Gb，重複序列含量為64%，基因組組裝的完整性和質量遠高於現有同類已測序物種組裝水平。分析發現，茶樹祖先種大約在8000萬年前與親緣關係最近的獼猴桃物種發生分化，繼而在38—154萬年前，又分化形成中國種和阿薩姆種。
茶樹葉片中合成積累豐富的兒茶素、茶氨酸、咖啡鹼和萜烯類等次生代謝產物，賦予了茶葉獨特的風味。團隊研究發現，茶樹基因組發生過兩次全基因組複製事件，最近一次發生在3000—4000萬年前，該事件及後續串聯複製導致了與兒茶素類物質和咖啡鹼生物合成相關的基因拷貝數顯著增加。兒茶素的生物合成受到複雜的轉錄調控，許多與生物逆境和非生物逆境相關的轉錄因子都與兒茶素含量高度相關。研究發現了一個參與茶氨酸合成的關鍵酶基因（CsTSI），並通過轉錄組學和轉基因分析，證明CsTSI具有合成茶氨酸的酶活性。比較基因組分析發現，萜烯類等物質的合成酶基因拷貝數在茶樹基因組中也發生顯著擴增。宛曉春說：「這些發現首次從基因組層面系統解開了茶葉中富含獨特的風味物質之謎。」
「此次茶樹基因組組裝的難點在於其基因組大、雜合度大、重複序列含量高的特點，以及種間頻繁雜交導致很多的基因相似和缺失。」該研究團隊成員趙山岑介紹。
該研究團隊成員韋朝領表示，此次研究成果將極大促進對山茶屬植物的物種進化、茶葉風味物質形成機理與品質調控、分子育種、茶樹種質資源保護與利用的研究和茶的健康功能成分發掘，對中華茶文化的繁榮與傳播等也具有重要意義。
（光明融媒見習記者冀文亞）