油茶是我國(guó)特有的木本油料作物，栽培和食用歷史距今已有2300多年。最近，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所的科學(xué)家們成功破譯其遺傳密碼，并組裝了全球首個(gè)染色體級(jí)別高質(zhì)量油茶基因組，揭示了油茶物種進(jìn)化歷史。相關(guān)成果已于1月10日在線發(fā)表于國(guó)際著名期刊《基因組生物學(xué)》。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有油茶種植面積7000萬(wàn)畝，年總產(chǎn)值1200億元左右。茶籽油富含不飽和脂肪酸，具有很高的保健價(jià)值，被譽(yù)為“液體黃金”。然而，油茶童期長(zhǎng)，從開花到果實(shí)成熟需要整整1年，業(yè)界形象稱之為“抱子懷胎”。這些特性導(dǎo)致了育種年限長(zhǎng)、新品種選育緩慢，嚴(yán)重阻礙了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
此外，研究還發(fā)現(xiàn)，油茶基因組具有雜合率高、重復(fù)序列占比大的特點(diǎn)，這為基因組組裝帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。為此，經(jīng)過(guò)4年多努力，通過(guò)三代測(cè)序技術(shù)，研究人員成功組裝了全球首個(gè)染色體級(jí)別的高質(zhì)量油茶基因組圖譜，并利用控制雜交的群體建立了高密度的遺傳標(biāo)記連鎖圖譜，對(duì)組裝的基因組圖譜進(jìn)行了校正。這一研究結(jié)果，如同打開了油茶生命活動(dòng)的“黑匣子”，為未來(lái)解析油脂產(chǎn)量、品質(zhì)、功能性成分及抗性等重要性狀的分子基礎(chǔ)提供了重要支撐。
為了進(jìn)一步探究油茶的“身世”，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，油茶基因組共發(fā)生兩次全基因組復(fù)制事件，山茶屬形成后并沒(méi)有再發(fā)生全基因組復(fù)制。區(qū)別于以葉用為目的的茶和以觀賞為目的的山茶，在長(zhǎng)期的人工選擇作用下，油茶進(jìn)化成以種子油脂為主要栽培目的的木本油料樹種，這解開了油茶物種的起源和演化機(jī)制的奧秘。
那么，油茶油脂性狀是如何實(shí)現(xiàn)馴化的？研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在油茶基因組中，油脂代謝通路中有多個(gè)基因受到了顯著的人工選擇。基于此，團(tuán)隊(duì)首次構(gòu)建了油茶油脂性狀早期選擇技術(shù)體系，有望有效縮短油茶育種周期，提高油茶育種效率。接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)還將在二倍體油茶基因組的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步解析多倍性油茶種質(zhì)資源的基因組，挖掘和鑒定油脂產(chǎn)量與品質(zhì)、重要功能性成分等性狀的主效基因或基因型，開展重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子標(biāo)記輔助精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。
中國(guó)科學(xué)院院士錢前評(píng)價(jià)認(rèn)為，油茶基因組的破譯，有效促進(jìn)了對(duì)油茶油脂合成調(diào)控的解讀，實(shí)現(xiàn)了油茶從傳統(tǒng)育種向基因組育種的跨越，開啟了油茶精細(xì)育種時(shí)代，并為分子設(shè)計(jì)高產(chǎn)抗性強(qiáng)的油茶新品種提供了基礎(chǔ)。
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