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中国种茶树基因组草图公布

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-22 来源:茶言观茶 作者:大大河 浏览次数:192
 中国种茶树基因组草图公布

        目前栽培种茶树主要有两种类型:Camellia sinensis var. sinensis (CSS; 中国种) 和Camellia sinensis var. assamica (CSA; 阿萨姆种)。CSS是生长缓慢的灌木类型小叶种,能够在高纬度地区种植并能抵御较低温度,主要用于绿茶生产,我国现在67%左右的栽培茶树属于这种类型。而CSA是生长迅速的大叶类型,主要在非常温暖的地区种植,对低温相对更敏感,主要用于生产红茶。CSA类型栽培种基因组序列(“云抗10号”)于2017年4月公布,时隔一年以“舒茶早”为模板的CSS栽培种茶树基因组草图现已公布。

       

        根据测序结果分析,CSS和CSA两种茶树类型在0.38~1.54百万年前逐渐分离,二者同源基因序列的相似性平均为92.4%,同源蛋白序列相似性平均为93.9%。通过比较茶树与其他10种代表性的植物种类基因组,从茶树基因组鉴定到的15224个候选基因家族中有429个是茶树特有的,其中与茶口感和风味相关的萜烯类、莽草酸酯等相关途径的一些酶类合成基因在茶树基因组中都有所扩大。

        进一步分析推测茶树基因组在90~100百万年前以及30~40百万年前发生了两次全基因组复制事件,大多数次生代谢相关基因在物种进化完成后逐渐增多。以酰基转移酶基因家族1A亚组的丝氨酸羧肽酶类酰基转移酶(SCPL)基因家族为例,该家族在茶树中有22个成员,远多于葡萄的11个、拟南芥的19个、白杨的8个,茶树中的4个是随着30~40百万年前全基因组复制事件产生的,而14个则是近期的二次复制产生的茶树特有的成员。表达模式分析显示大多数的SCPL基因在茶树酯型儿茶素积累较多的芽叶和幼叶中表达较高。

        儿茶素的生物合成比前期研究揭示的机制更为复杂,许多转录因子甚至包括逆境响应的转录因子都显示出与儿茶素合成的高度相关性。

        前期研究认为茶氨酸是谷氨酸盐和乙胺(EA)在茶氨酸合成酶(TS)作用下生成的,但是TS或者谷氨酰胺合成酶(GS)如何利用谷氨酸盐和乙胺合成茶氨酸和谷氨酰胺的机制还不清楚,并且还没有从任何植物中获得TS基因,本研究获得了5个GS基因,植物中的GS基因可以分为GSI和GSII两种类型,前者在原核生物和一些真核生物中都有存在,而后者仅在植物中存在,聚类分析发现茶树中GSI型蛋白CsGSI与假单胞菌的PtGS高度同源,而后者常用于生物工程通过谷氨酸和乙胺生产茶氨酸,因此作者推测CsGSI很可能就是TS基因,于是重新命名为CsTSI,进一步序列分析、表达模式分析、EA处理分析、异源转基因分析都表明CsTSI具有茶氨酸合成酶活性。

        另外,本研究同样发现茶树中咖啡碱合成途径在进化上独立于可可以及咖啡,而N-甲基转移酶基因的复制是伴随着最近一次的基因复制事件。

 

该基因组和基因序列现在可以在http://cdts-sz.genomics.cn 下载,

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​(资料来源:茶言观茶,作者:大大河。)

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