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茶树基因组被破译 深入认识茶叶

2017年05月02日    购分享  
           

   昨日,中国科学院昆明植物研究所高立志研究员在美国《分子植物》杂志(molecular-plant)上发表了论文《通过茶树基因组深入了解茶的味道和独立演化过程》(The Tea Tree Genome Provides Insights into Tea Flavor and Independent Evolution of Caffeine Biosynthesis),宣布破译了世界三大饮料植物之一的茶树基因组,这将有助于解释为什么茶是世界上被广泛饮用的饮料,并有望带来新的茶树品种。此前,欧美国家已完成世界三大饮料植物中的咖啡树和可可树的基因组测序。

 
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茶树
 
  高立志带领的研究团队于2010年首次在国际上启动了茶树基因组计划,联合华南农业大学、云南农业大学等多个机构,历时5年完成了栽培茶树大叶茶种“云抗10号”基因组的测序、组装、注释与分析,获得了世界上第一个较高质量的茶树参考基因组。
 
  2006年底高立志从美国回国后,发现中国茶叶产业片面追求通过茶文化的宣传来树立茶叶品牌,茶树的生物学、遗传学基础研究薄弱,茶树植物基因资源利用效率低下,茶树新品种选育迟缓,这让他萌生了开展茶树基因组研究、探究茶叶生物学秘密的想法。
 
  “云抗10号”基因组十分庞大,拥有约30.2亿个碱基对,基因近3.7万个,其中重复序列含量极高,约占整个基因组的80.9%。在过去的5,000万年以来,茶树基因组中的一个子家族经历了多次大量爆发,近期发生的一次全基因组重复事件,导致影响茶叶香气、风味与品质的黄酮、萜类等合成相关的基因家族显著扩增。
 
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茶树基因家族的进化
 
  自然选择促进了茶树抵抗生物逆境和非生物逆境的基因大量增长,诠释了为什么茶树可以广泛种植在亚洲、非洲、欧洲、美洲和大洋洲不同气候条件下的多样化生境中,从而成为世界性饮料植物。
 
  茶树所在的山茶属植物多达119种,一个长期悬而未决的问题是为什么只有茶组植物的叶子适合制茶,而茶花、油茶和金花茶等非茶组植物的叶片不适合当茶喝。分析显示,高含量的茶多酚和咖啡因决定了山茶属植物是否适合制茶。
 
  研究发现,茶树和其他山茶属植物的咖啡因生物合成途径可能起源于可可,但后来经历了独立进化。茶树的野生近缘物种蕴藏丰富的优异新基因,是未来茶叶品质改良的巨大宝库,像厚轴茶就含有非常高的茶多酚但咖啡因含量极低,具有培育茶树新品种的巨大潜力。
 
  我国以茶作为饮料的可信记录可推至公元前3世纪的商代,是世界上最古老的含咖啡因饮料,据信起源于中国的云南、四川等地。目前,全球喝茶的人数达30亿。
 
  传说神农尝百草而始有医药,神农氏因此被誉为我国中医医药及医药文化的创始人,而这个传说来源于《神农本草经》:“神农尝百草,日遇七十二毒,得荼(茶)而解之”。茶叶有迷人的香气,在于含有多种特征成分,如多酚、茶氨酸、咖啡因、维生素、芳香油和矿物质等,使得茶饮料有着不可估量的医用和健康价值。
 
 
相关链接:高立志研究组首次成功破译茶树基因组
 
          
          
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