17日，自然出版集團(tuán)旗下國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然·遺傳學(xué)》在線發(fā)表一項(xiàng)茶樹基因組重要研究成果。該研究由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所等單位歷時(shí)5年完成，構(gòu)建了迄今最全面的茶樹基因組遺傳變異圖譜，揭示了茶樹重要農(nóng)藝和代謝性狀的遺傳基礎(chǔ)。相關(guān)成果為茶樹精準(zhǔn)育種提供了重要參考，有望助力茶樹育種邁入“4.0”時(shí)代。
“茶是全球最受歡迎的非酒精飲料之一，兒茶素、茶氨酸、咖啡因等品質(zhì)成分，賦予其獨(dú)特的風(fēng)味與多重保健功能?！眹也枞~產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家、福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所研究員陳常頌說，中國擁有豐富的茶樹種質(zhì)資源，種茶制茶飲茶歷史悠久。但人們對(duì)于茶樹遺傳層面的認(rèn)知，只是冰山一角。自交不親和、種間基因交流頻繁等特性，造就了茶樹遺傳的復(fù)雜性。目前，全球關(guān)于茶樹起源、種群分化、品種分類、關(guān)鍵調(diào)控基因挖掘等研究，仍存在諸多空白。
近年來，我國科學(xué)家持續(xù)解鎖茶樹遺傳“密碼”，先后組裝了世界第一個(gè)較高質(zhì)量的茶樹參考基因組，構(gòu)建首個(gè)茶樹泛基因組圖譜，破解“鐵觀音”等代表品種全基因組。陳常頌團(tuán)隊(duì)則將研究廣度拓展至全球尺度。
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)全球14個(gè)主要產(chǎn)茶國的1325份茶樹種質(zhì)資源進(jìn)行深度全基因組重測(cè)序，構(gòu)建了全面的全基因組遺傳變異圖譜，涵蓋了野生、過渡型、地方品種和育成品種。其間，發(fā)現(xiàn)了超2400萬個(gè)高質(zhì)量單核苷酸多態(tài)性和逾百萬個(gè)插入/缺失位點(diǎn)。
得益于這場(chǎng)全球最大規(guī)模的茶樹種質(zhì)資源基因組分析，茶樹背后的諸多秘密逐一揭曉。
研究團(tuán)隊(duì)找到了茶樹馴化過程的清晰遺傳證據(jù)，再次有力印證中國西南地區(qū)是茶樹的起源和馴化中心；首次揭示茶樹群體水平有害突變及效應(yīng)；鑒定到了數(shù)千個(gè)與葉片形態(tài)、代謝物等性狀顯著關(guān)聯(lián)的遺傳位點(diǎn)。
“過去，由于對(duì)茶樹遺傳規(guī)律缺乏系統(tǒng)性認(rèn)知，茶樹育種停留在‘1.0’（農(nóng)家育種）和‘2.0’（基于經(jīng)驗(yàn)的雜交育種）時(shí)代，‘3.0’階段的轉(zhuǎn)基因分子育種也因遺傳轉(zhuǎn)化體系不成熟等原因發(fā)展滯后?！备＝ㄊ∞r(nóng)業(yè)科學(xué)院院長余文權(quán)說，傳統(tǒng)育種手段面臨著效率低下、工作強(qiáng)度大等痛點(diǎn)，育成一個(gè)品種通常需要15~30年，與市場(chǎng)多元化品種需求不適應(yīng)。
余文權(quán)表示，本研究有望助力茶樹育種突破“3.0”階段的瓶頸，跨越至整合基因組大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的“4.0”時(shí)代。未來，育種家可運(yùn)用設(shè)計(jì)育種的理念，通過整合基因組信息，設(shè)計(jì)最優(yōu)雜交組合，在顯著縮短育種周期的前提下，培育具有更佳風(fēng)味、更強(qiáng)抗逆性和更廣適應(yīng)性的茶樹新品種。
