我国栽培茶树起源于西南

图片来源:安徽农业大学

最近，安徽农业大学茶树生物与资源利用国家重点实验室获得了茶树染色体水平的高质量参考基因组，揭示了栽培茶树的适应性进化机制。相关研究成果发表在《分子植物》杂志上。

这是继《中国茶树基因组草图》发表和《茶树基因组学与生物信息学分析平台》成功构建后，万教授和本实验室研究团队在茶生物学基础领域取得的又一重大标志性研究成果。

本研究以国家茶树品种舒茶早(中国种)为材料，采用单分子测序(PacBio)和染色体构象捕获(Hi-C)技术，克服了茶树基因组大、高杂合性和高重复性的组装困难。获得了具有染色体水平的茶树高质量参考基因组序列。其重叠群N50为600 Kb，支架N50为167 Mb，BUSCO完整性为94%。与之前报道的茶树基因组草图相比，基因组组装的准确性和完整性得到了极大的提高。

在此基础上，通过基因组学和群体遗传学的比较，研究小组发现重复序列的高含量不仅是茶树基因组庞大的主要原因，而且可以增加基因的平均长度，并通过内含子插入来区分一些重复基因的功能。茶树基因组的杂合区占整个基因组的18.8%。该区域包含3440个蛋白质编码基因，主要参与生物过程，如氮化合物转运活性、组蛋白修饰、激素合成等。

图片来源:安徽农业大学

值得一提的是，他们发现与茶叶香气和抗性相关的萜烯合成酶基因主要通过最近的串联重复事件被显著扩增，并且主要以基因簇的形式分布在茶叶基因组的不同染色体中。

此外，通过对国内外81个代表性茶树样品的深入测序，研究团队构建了第一张代表性栽培茶树和野生茶树的基因组变异图，发现所选样品明显分为阿萨姆型、中国型和野生型。中国不同地区茶树的遗传多样性支持了中国栽培茶树的西南起源理论。此外，还鉴定了一些在茶树品种选择和改良过程中被强烈选择的人工驯化基因。

研究结果为今后我国茶树优良种质资源的科学保护、茶树重要农艺性状的基因发现、茶叶健康功能成分的开发利用和遗传育种研究提供了优质的数据资源和理论依据。它还将进一步推动山茶属植物基因组进化、茶树起源和遗传多样性、茶叶特有次生代谢产物形成机制等重大基础生物学问题的研究进程，也将促进世界对茶叶的认识、传播和利用。

夏教授、佟伟博士、侯燕博士和安博士是本文的共同主要作者，万和是共同交流作者。该研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金、安徽省*财政地方科技发展专项基金、安徽省自然科学基金、安徽农业大学高层次人才研究启动基金和*实验室设计项目的支持。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.04.010