油茶遺傳密碼成功破譯傳統育種邁向基因組育種

油茶是我國特有的木本油料作(zuò)物，栽培和食用曆史距今已有2300多年。近，中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所的科學家們成功破譯其遺傳密碼，并組裝了(le)全球染色體(tǐ)級别高質量油茶基因組，揭示了(le)油茶物種進化(huà)曆史。相關(guān)成果于1月(yuè)10日在線發表于國際著名期刊《基因組生(shēng)物學》。

據統計，我國現(xiàn)有油茶種植面積7000萬畝，年總産值1200億元左右。茶籽油富含不飽和脂肪酸，具有很高的保健價值，被譽為(wèi)“液體(tǐ)黃(huáng)金(jīn)”。然而，油茶童期長，從開花到果實成熟需要整1年，業界形象稱之為(wèi)“抱子(zǐ)懷胎”，等等這(zhè)些(xiē)特性一(yī)直導緻育種年限長、新(xīn)品種選育緩慢(màn)，嚴重阻礙了(le)産業發展。

此外，研究還發現(xiàn)，油茶基因組具有雜合率高、重複序列占比大的特點，這(zhè)為(wèi)基因組組裝帶來(lái)了(le)巨大挑戰。為(wèi)此，經過四年多努力，通過三代測序技術，研究人(rén)員(yuán)成功組裝了(le)全球染色體(tǐ)級别的高質量油茶基因組圖譜，并利用控制雜交的群體(tǐ)建立了(le)高密度的遺傳标記連鎖圖譜，對組裝的基因組圖譜進行了(le)校(xiào)正。這(zhè)一(yī)研究結果，如(rú)同打開了(le)油茶生(shēng)命活動的“黑匣子(zǐ)”，為(wèi)未來(lái)解析油脂産量、品質、功能(néng)性成分(fēn)及抗性等重要性狀的分(fēn)子(zǐ)基礎提供了(le)重要支撐。

為(wèi)了(le)進一(yī)步探究油茶的“身(shēn)世”，研究團隊通過分(fēn)析發現(xiàn)，油茶基因組共發生(shēng)兩次全基因組複制事(shì)件，山茶屬形成後并沒有再發生(shēng)全基因組複制。區别于以葉用為(wèi)目的的茶和以觀賞為(wèi)目的的山茶，在長期的人(rén)工選擇作(zuò)用下(xià)，油茶進化(huà)成以種子(zǐ)油脂為(wèi)主要栽培目的的木本油料樹種，這(zhè)解開了(le)油茶物種的起源和演化(huà)機制的奧秘。

那麽，油茶油脂性狀是如(rú)何實現(xiàn)馴化(huà)的？研究人(rén)員(yuán)進一(yī)步發現(xiàn)，在油茶基因組中，油脂代謝通路(lù)中有多個(gè)基因受到了(le)顯著的人(rén)工選擇。基于此，團隊首次構建了(le)油茶油脂性狀早期選擇技術體(tǐ)系，有望有效縮短油茶育種周期，提高油茶育種效率。接下(xià)來(lái)，研究團隊還将在二倍體(tǐ)油茶基因組的基礎上(shàng)，進一(yī)步解析多倍性油茶種質資源的基因組，挖掘和鑒定油脂産量與品質、重要功能(néng)性成分(fēn)等性狀的主效基因或基因型，開展重要經濟性狀的分(fēn)子(zǐ)标記輔助精準預測。

中國科學院院士錢(qián)前評價認為(wèi)，油茶基因組的破譯，有效促進了(le)對油茶油脂合成調控的解讀，實現(xiàn)了(le)油茶從傳統育種向基因組育種的跨越，開啓了(le)油茶精細育種時(shí)代，并為(wèi)分(fēn)子(zǐ)設計高産抗性強的油茶新(xīn)品種提供了(le)基礎。

作(zuò)者：農(nóng)民(mín)日報(bào)‧中國農(nóng)網記者 朱海洋