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科研進(jìn)展
昆明植物所高立志研究組發(fā)現(xiàn)決定大理茶獨(dú)特茶葉風(fēng)味和抗性的基因組學(xué)基礎(chǔ) 文章來源:種質(zhì)資源庫 | 發(fā)布時(shí)間:2015-04-27 | 作者:張海賓 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 大理茶(Camellia taliensis)在分類學(xué)上隸屬于山茶科(Theaceae)山茶屬(Camellia)之茶組(Sect. Thea (L.) Dyer),主要分布于云南省西南部和緬甸北部(云南橫斷山脈瀾滄江中段至伊洛瓦底江流域),屬國家二級保護(hù)植物。目前普遍認(rèn)為大理茶是栽培茶最重要的野生近緣種之一。由于大理茶具有醇厚回甘等獨(dú)特的風(fēng)味,據(jù)記載,早在兩千年前,人們就已經(jīng)開始栽培和飲用其葉片,南詔時(shí)期廣泛流行的“銀生茶”即出自于大理茶,目前依然有以大理茶為原料的“大理通感茶”以及“野生喬木茶”在市面上銷售。相對于栽培茶樹來說,大理茶通常生長在環(huán)境更為惡劣的高海拔常綠闊葉林中,受到的生物與非生物脅迫更為嚴(yán)峻,在長期的自然選擇下保留了許多優(yōu)異的抗性基因。因此,大理茶作為栽培茶樹的重要野生近緣植物,對茶樹在品質(zhì)、產(chǎn)量及抗逆相關(guān)的遺傳改良上具有重要意義。 中國科學(xué)院昆明植物研究所高立志課題組對大理茶轉(zhuǎn)錄組學(xué)進(jìn)行了研究。采用高通量 Illumina High-Seq 2000 測序平臺對大理茶進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序,通過組裝和注釋首次獲得了大理茶高質(zhì)量的參考轉(zhuǎn)錄組序列。通過分析在大理茶轉(zhuǎn)錄組中鑒定出了大量與茶葉品質(zhì)密切相關(guān)的重要次生代謝產(chǎn)物通路基因,令人振奮的是這些基因基本上是全長的(fl-cDNA);通過與小葉茶中已克隆的同源基因比對,發(fā)現(xiàn)了 TCS,FNSII 等諸多基因與栽培茶樹具有明顯差異,推測與大理茶獨(dú)特的風(fēng)味相關(guān)。值得一提的是,基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)與茶氨酸及咖啡因合成相關(guān)的代謝基因在花中強(qiáng)烈地表達(dá),據(jù)此推測茶花可能是茶氨酸和咖啡因合成的另一個(gè)重要組織。與小葉茶轉(zhuǎn)錄組中抗性相關(guān)的基因家族的比較分析發(fā)現(xiàn) LEA、ERF 等基因家族在大理茶中大量特異性地?cái)U(kuò)增,使得大理茶具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和抗性(特別是抗寒性)。該研究取得的結(jié)果為大理茶獨(dú)特口感和較強(qiáng)的抗性提供了比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)參考,為將來進(jìn)一步開展茶樹比較功能基因組學(xué)和分子育種提供了理論依據(jù)。 上述研究結(jié)果以“De novo transcriptome assembly of the wild relative of tea tree (Camellia taliensis) and comparative analysis with tea transcriptome identified putative genes associated with tea quality and stress response”為題發(fā)表在BMC Genomics 上(http://www.biomedcentral.com/1471-2164/16/298/)。
圖一:大理茶重要次生代謝產(chǎn)物通路及重要功能基因挖掘與比較分析 a)類黃酮生物合成途徑; b) 茶氨酸生物合成途徑;c)咖啡因生物合成途徑。 圖二:重要次生代謝通路基因在不同發(fā)育階段表達(dá)分析 a)類黃酮生物合成途徑; b) 茶氨酸生物合成途徑;c)咖啡因生物合成途徑。(TS:嫩芽,YL:幼葉,FB:花苞,FL:花) 圖三:大理茶與栽培茶樹中抗逆相關(guān)基因家族的比較分析 a) LEA基因家族;b) 茶樹中最大的LEA基因家族;c) 與抗逆相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子基因家族。
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