茶樹基因組包含有關一片葉子如何產(chǎn)生這么多口味的線索
最受歡迎的茶葉品種 - 包括紅茶，綠茶，烏龍茶，白茶和茶葉 - 都來自常綠灌木茶樹的葉子，也被稱為茶樹。盡管茶具有巨大的文化和經(jīng)濟意義，但對茶葉背后的灌木知之甚少。然而，5月1日發(fā)表在分子植物雜志上的茶樹基因組初稿可能有助于解釋為什么茶葉含有豐富的抗氧化劑和咖啡因。了解茶樹在遺傳上與其近親有何不同可能有助于茶農(nóng)找出使茶樹葉如此特殊的原因。山茶屬包含100多種 - 包括幾種流行的裝飾性園林植物和生產(chǎn)“茶樹”油的油茶，但只生長了兩種主要品種(中華 獼猴桃，中華獼猴桃和中華獼猴桃)。商業(yè)上用于制作茶。“有許多不同的口味，但神秘的是決定什么或茶味的遺傳基礎是什么?” 昆明植物研究所植物遺傳學家李志智說。
以前的研究表明，茶的大部分味道都歸功于一組被稱為黃酮類的抗氧化劑，這些分子被認為可以幫助植物在環(huán)境中生存。其中一種稱為兒茶素的苦味黃酮類與茶味特別相關。兒茶素和其他黃酮類化合物的水平因山茶花種類而異，咖啡因也是如此。高和他的同事們發(fā)現(xiàn)，中華鱉的葉子不僅含有高水平的兒茶素，咖啡因和黃酮類化合物，而且還含有多種能產(chǎn)生咖啡因和黃酮類化合物的基因?？Х纫蚝皖慄S酮如兒茶素不是蛋白質(zhì)(因此不直接在基因組中編碼)，但茶葉中的遺傳編碼蛋白質(zhì)制造它們。所有山茶屬物種都有產(chǎn)生咖啡因和類黃酮的途徑的基因，但每個物種都表達不同水平的基因。這種變化可以解釋為什么C. sinensis葉子適合制作茶葉，而其他山茶花種類的葉子則不適合。
高和他的同事們估計，茶樹基因組中超過一半的堿基對(67%)是反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子序列的一部分，或者是“跳躍基因”，它們已經(jīng)多次復制并粘貼到基因組中的不同位點。 。大量的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子導致茶樹基因組大小的顯著擴大，并且可能包括抗病病毒的許多，許多重復的某些基因。研究人員認為，這些“擴展”的基因家族必須幫助茶葉樹適應不同的氣候和環(huán)境壓力，因為茶樹在廣泛的氣候條件下在幾個大陸上生長良好。由于大部分逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子復制和粘貼似乎最近都發(fā)生在茶樹的進化歷史中，研究人員認為至少有一些重復是對培養(yǎng)的反應。首先，茶樹基因組結(jié)果比最初預期的要大得多。茶樹基因組長度為30.2億堿基對，是咖啡植物基因組大小的四倍以上，比大多數(shù)測序植物物種大得多。使圖片進一步復雜化的事實是許多這些基因是重復的或接近重復的。全基因組太長而無法整體排列，因此科學家必須復制數(shù)千個基因組片段，對其進行測序，并識別出現(xiàn)在多個片段中的重疊序列。這些重疊站點成為以正確順序排列碎片的標志。然而，當基因組本身包含重復數(shù)百或數(shù)千次的序列時，那些重疊消失在重復的群體中; 它'
總而言之，即使采用現(xiàn)代測序，組裝基因組也需要團隊超過5年。
而且，還需要做更多的工作，包括雙重檢查基因組草案和對來自世界各地的不同茶樹品種進行測序。“與基因圖譜和新測序技術的構建一起，我們正在研究一種更新的茶樹基因組，它將調(diào)查一些風味，”高說。“我們將研究基因拷貝數(shù)變異，看看它們?nèi)绾斡绊懖璧奶匦?，如風味。我們希望得到不同茶樹變異的地圖，并回答它是如何被馴化，培養(yǎng)和分散到世界各大洲的。”
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