近日，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所和深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所主導(dǎo)，攜手中國科學(xué)院昆明動物研究所及云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所等單位，在茶樹全基因組組裝和茶樹起源演化研究上取得重要突破，組裝了“龍井43”染色體級別的基因組，并揭示了栽培茶樹的進(jìn)化歷史。該研究為茶樹基因組學(xué)和育種研究，以及茶樹遺傳和進(jìn)化研究提供了豐富的素材。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然通訊（Nature Communications）》上。
據(jù)楊亞軍研究員介紹，茶樹起源于中國而風(fēng)靡于世界，世界茶飲料消費人口占總?cè)丝诒嚷室殉^三分之二。茶樹在我國分布廣泛，種質(zhì)資源豐富，六大茶類各具特色，而有關(guān)茶樹進(jìn)化的研究尚少。研究團隊首先以我國著名的優(yōu)良茶樹品種“龍井43”（ C . sinensis var. sinensis cv. Longjing 43）為材料，利用研究團隊自主開發(fā)的三代組裝軟件結(jié)合高Hi-C等技術(shù)，克服了其基因組高度雜合、重復(fù)序列比例高等復(fù)雜基因組組裝難題，完成了“龍井43”染色體級別的基因組組裝?！褒埦?3”基因組大小為3.26 Gb，scaffold N50達(dá)到143.85 Mb，具有較好的連續(xù)性，在單堿基水平和scaffold水平都達(dá)到了較高的準(zhǔn)確性，獲得了33556個高質(zhì)量的注釋基因。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)“龍井43”與抗病、風(fēng)味代謝和自交不親和相關(guān)基因家族發(fā)生擴張，與抗逆等相關(guān)的基因發(fā)生正選擇?；诮M裝的高質(zhì)量基因組，對來自世界不同國家和地區(qū)的139份有代表性的茶樹材料進(jìn)行了深度重測序，研究結(jié)果揭示了茶樹群體的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，描繪了栽培茶樹的進(jìn)化歷史。研究發(fā)現(xiàn)隨著栽培區(qū)域的擴張，增加了茶樹種群間的雜合性和廣泛的基因流；茶樹野生近緣種群是中小葉茶品種（植物分類上多屬于茶變種）（ C. sinensis var. sinensis ）和大葉茶品種（植物分類上多屬于阿薩姆茶變種）（ C. sinensis var. assamica ）的祖先，馴化過程中二者的選擇方向存在差異，中小葉茶 (茶變種)在長期馴化過程中與茶葉風(fēng)味相關(guān)的萜烯類代謝基因和抗病相關(guān)基因受到選擇強于大葉茶（阿薩姆變種）茶樹。
“龍井43”是來源于西湖龍井群體種的優(yōu)良品種，以其發(fā)芽早、品質(zhì)優(yōu)、抗逆性強等優(yōu)良經(jīng)濟性狀而深受我國茶農(nóng)歡迎，在我國綠茶主產(chǎn)區(qū)推廣面積居于前列。今年適逢“龍井43”發(fā)現(xiàn)60周年，該研究結(jié)果解釋了“龍井43”質(zhì)優(yōu)、抗逆的分子本質(zhì)，具有較好的紀(jì)念意義。
該研究得到中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、農(nóng)業(yè)基因組協(xié)同創(chuàng)新項目、浙江省茶樹新品種選育重大科技專項、深圳市基礎(chǔ)研究學(xué)科布局項目、國家青年拔尖人才支持計劃和云南省創(chuàng)新研究團隊等項目資助。（通訊員 張璐君）
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-18228-8
圖1 “龍井43”基因組特征和質(zhì)量評估結(jié)果
圖2 重測序茶樹樣品分布及進(jìn)化分析
圖3 茶變種和阿薩姆變種基因選擇揭示了不同的馴化方向
