150-2021-7966

超厉害,中国种茶树基因组草图公布!

 

 
  iNature:2018年4月20日,安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室宛晓春课题组在PNAS上在线发表了题为“DraftgenomesequenceofCamelliasinensisvar.sinensisprovidesinsightsintotheevolutionoftheteagenomeandteaquality”的研究论文,该论文提供CSS的高质量草图基因组序列,并提供有关茶叶如何产生丰富多样的黄酮类化合物和茶氨酸的信息,这些类黄酮和茶氨酸可协同促进茶的适口性和健康益处。
  该研究对于茶树基因组的报道,将促进理解茶树基因组进化和茶代谢,促进提高质量的茶品种的育种的工作。另外,就在2018年4月18日,安徽农业大学校长程备久课题组与中科院遗传与发育生物学研究所李云海课题组、中科院植物研究所郑雷英课题组等人合作在Naturecommunications上在线发表了题为“BRI1andBAK1interactwithGproteinsandregulatesugar-responsivegrowthanddevelopmentinArabidopsis”的研究论文,研究人员报告BRI1和BAK1参与糖响应的有关生长和发育。葡萄糖以浓度依赖性方式影响BRI1和BAK1的物理相互作用和磷酸化。该研究结果揭示了BR受体与G蛋白结合以调节糖响应性生长和发育的重要遗传和分子机制。
 
  茶是世界上最受欢迎的饮料,具有丰富的健康益处。茶的消费量已有近5000年的历史【1,2】。山茶花(L.)O.Kuntze(2n=2x=30),其叶子用于生产多种茶,是被子植物Theaceae科的成员。茶树是中国西南地区的特有种,现在在世界各地种植【3,4】。在过去的十年中,全球茶叶种植面积增加了约66%,在50个茶叶种植国家(350万公顷)中达到530万吨(联合国粮食及农业组织统计数字;www.fao.org/FAOSTAT/)。遗传变异,环境因素和各种茶叶加工方式的结合,创造了各种适合不同口味的茶产品,如苦味,涩味和甜味,以满足世界各地消费者的需求。
  栽培茶树品种主要分为两大类:Camelliasinensisvar.sinensis(CSS;中国茶)与Camelliasinensisvar.assamica(CSA;阿萨姆邦类型),前者是中国和世界上分布最广的品种。两种茶树种类具有鲜明的特征。CSS是一种生长较慢的灌木,叶片较小,能够承受较冷的气候,而CSA快速生长,叶片较大,对寒冷天气敏感。因此,CSA主要在非常温暖的热带地区种植,与CSS栽培的更广泛的地理【5,6】。在农业实践中,CSS可以在高纬度地区种植,用于优质绿茶生产,而CSA通常加工成红茶【7】。中国目前大多数精英茶树品种(约67%)属于CSS,而CSS为最近茶叶生产的大部分增加提供了种质【8】。
  涉及茶氨酸生物合成途径的关键基因
 
  茶的丰富口味和各种健康促进功能主要归因于约700种生物活性化合物【9】。其中最具特色的是儿茶素(一种黄烷-3-醇类),茶氨酸,咖啡因和挥发物。儿茶素在幼叶中占干重的12-24%,并且是主要的类黄酮。最活跃和最丰富的儿茶素是绿茶中的EGCG,而在红茶中,儿茶素通过导致儿茶素氧化的“发酵”聚合成茶黄素和茶红素【10-11】。儿茶素主要赋予茶的涩味,而咖啡因提供苦味。非蛋白氨基酸茶氨酸(γ-谷氨酰基乙酰胺)有助于茶的鲜味和甜味,并且与放松和神经保护有关【12】。茶氨酸占总游离氨基酸的50%以上和茶叶干重的1%至2%。茶科植物还以糖苷的形式合成挥发性萜类化合物和酚类化合物。它们的水解产物与茶叶加工过程中释放的脂质和类胡萝卜素氧化产物一起提供不同类型的茶,具有各种令人愉悦的香味和特色风味。
 
  在过去的二十年中,已经从生物化学,生理学或分子遗传学角度研究了茶树植物中这些天然化合物的生物合成【13,14】。然而,这些生物活性化合物在茶中丰富生产的基因基础,以及对威胁茶叶生产的疾病和昆虫的反应尚不清楚。缺少参考基因组序列是茶树基础和应用生物学的主要障碍。尽管最近报道了一个CSA品种基因组的初步草图【15】,但尚未报道CSS基因组。安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室宛晓春课题组在此提供CSS的高质量草图基因组序列,并提供有关茶叶如何产生丰富多样的黄酮类化合物和茶氨酸的信息,这些类黄酮和茶氨酸可协同促进茶的适口性和健康益处。
 
  研究人员使用Illumina和PacBio高通量测序技术得到Camelliasinensisvar.sinensis的基因组序列,在3.1Gb的基因组中,包含至少64%的重复序列以及33,932个高置信度预测编码蛋白.两个亚种,CSS(Camelliasinensisvar.sinensis)和CSA(Camelliasinensisvar.assamica)之间出现差异的时间是0.38到1.54百万年前.基因共线性分析揭示茶树基因组分别在30-40百万年前和90-100百万年前出现两轮全基因组复制事件(whole-genomeduplications).研究人员发现,这些事件对于对于次级代谢基因,质量的三个关键产物的基因有重要影响.对转录和植物化学的数据分析表明,编码脂酰基转移酶家族和白色花色素还原酶基因的扩增和转录的分化是和单体没食子酸儿茶酚的小叶累积特征相关。研究者对于茶树基因组的报道,将促进理解茶树基因组进化和茶代谢,促进提高质量的茶品种的育种的工作。
 
  原文链接:
 
 
  参考文献:
 
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 5.KaundunSS,MatsumotoS(2003)DevelopmentofCAPSmarkersbasedonthreekeygenesofthephenylpropanoidpathwayintea,Camelliasinensis(L.)O.Kuntze,anddifferentiationbetweenassamicaandsinensisvarieties.TheorApplGenet106:375–383.
 
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  14.ShiC-Y,etal.(2011)DeepsequencingoftheCamelliasinensistranscriptomerevealedcandidategenesformajormetabolicpathwaysoftea-specificcompounds.BMCGenomics12:131.
 
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