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        茶樹基因組包含有關(guān)一片葉子如何產(chǎn)生這么多口味的線索
        
			
        
				2019-06-24 09:39:26
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        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(lái)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(jì)意義，但對(duì)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富含抗氧化劑和咖啡因。
        

        茶樹基因組包含有關(guān)一片葉子如何產(chǎn)生這么多口味的線索
        

        了解茶樹在遺傳上與其近親有何不同可能有助于茶樹種植者弄清楚是什么讓茶花葉子如此特別。屬山茶包含超過(guò)100種，包括一些流行的裝飾園林植物和油茶，產(chǎn)生“茶樹”油-但只有兩個(gè)主要品種(華支睪吸蟲，變種普洱茶和山茶變種冬蟲夏草)長(zhǎng)商業(yè)上用于制作茶。“有許多不同的口味，但神秘之處在于決定什么是茶味的遺傳基礎(chǔ)?”昆明植物研究所植物遺傳學(xué)家李志智說(shuō)。
        

        以前的研究表明，茶的大部分味道都?xì)w功于一組被稱為黃酮類的抗氧化劑，這些分子被認(rèn)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(guān)。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。
        

        咖啡因和類黃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)生咖啡因和黃酮類化合物途徑的基因，但每個(gè)物種都表達(dá)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。
        

        高和他的同事估計(jì)，茶樹基因組中超過(guò)一半的堿基對(duì)(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(fù)制并粘貼到基因組中的不同位點(diǎn)。 。大量的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子導(dǎo)致茶樹基因組大小的顯著擴(kuò)大，并且可能包括許多基因，包括抗病基因的許多重復(fù)。研究人員認(rèn)為，這些“擴(kuò)展”的基因家族必須幫助茶葉樹適應(yīng)不同的氣候和環(huán)境壓力，因?yàn)椴铇湓趶V泛的氣候條件下在幾個(gè)大陸上生長(zhǎng)良好。由于大部分逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子復(fù)制和粘貼似乎最近都發(fā)生在茶樹的進(jìn)化史上，因此研究人員認(rèn)為至少有一些重復(fù)是對(duì)栽培的反應(yīng)。
        

        然而，這些重復(fù)的基因和大量的重復(fù)序列也將茶樹基因組組裝成一場(chǎng)艱苦的戰(zhàn)斗。“我們的實(shí)驗(yàn)室已成功測(cè)序并組裝了20多種植物基因組，”高說(shuō)。“但這個(gè)基因組，茶樹基因組，很難。”
        

        首先，茶樹基因組結(jié)果比最初預(yù)期的要大得多。茶樹基因組的長(zhǎng)度為30.2億堿基對(duì)，是咖啡植物基因組大小的四倍以上，比大多數(shù)測(cè)序植物物種大得多。使圖片進(jìn)一步復(fù)雜化的事實(shí)是許多基因是重復(fù)的或近似重復(fù)的。整個(gè)基因組太長(zhǎng)而無(wú)法整體排列，因此科學(xué)家必須復(fù)制數(shù)千個(gè)基因組片段，對(duì)其進(jìn)行測(cè)序，并識(shí)別出現(xiàn)在多個(gè)片段中的重疊序列。這些重疊站點(diǎn)成為用于以正確順序排列片段的標(biāo)志。然而，當(dāng)基因組本身包含重復(fù)數(shù)百或數(shù)千次的序列時(shí)，那些重疊消失在重復(fù)的群體中;它'
        

        總而言之，即使使用現(xiàn)代測(cè)序，組裝基因組也需要團(tuán)隊(duì)超過(guò)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(duì)來(lái)自世界各地的不同茶樹品種進(jìn)行測(cè)序。“與基因圖譜和新的測(cè)序技術(shù)的構(gòu)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(fēng)味，”高說(shuō)。“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(fēng)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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