作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2022/2/27 14:27:46
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红花油茶遗传密码破译

 

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红花油茶花          徐立安供图

油茶是全球四大类油用树种之一,一般是指山茶属植物中种子含油量高的几种油茶树的总称,是我国最重要的木本油料植物。从其种子中提取的山茶油(茶油)富含不饱和脂肪酸和多种有益于人类健康的次级代谢物,被称为“东方橄榄油”。油茶基因组较大且主栽品种常为多倍体,对重要经济性状的形成及分子调控机制缺乏分子生物学基础平台,限制了分子育种进程,亟待可参考的基因组信息。

浙江红山茶(红花油茶)作为中国油茶主栽种之一,因其果实成熟期短、采收容易,种子含油量高、茶油品质优(高油酸及油脂富含角鲨烯等三萜化合物),在油茶中具突出地位。其在油茶类物种中为稳定的二倍体(2n=30)、杂合度相对较低(1.75%),可作为油茶研究的理想模式种。

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红花油茶籽         徐立安供图

近日,《园艺研究》(Horticulture Research)在线发表了南京林业大学与江西省林业科学研究院合作完成的研究论文,研究者对红花油茶进行了染色体水平的基因组组装和注释,并较为系统地绘制了茶油的生物合成途径及其基因簇,为红花油茶“春华秋实”的生殖生物学研究、茶油产量与品质性状改良提供了重要基础。

该研究运用三代测序技术PacBio HiFi并辅助Hi-C染色体构象捕获技术成功完成了红花油茶基因组高质量染色体级别组装,组装基因组2.73 Gb scaffold N50高达185.30 Mb;红花油茶基因组中重复序列约2.16 Gb,占基因组的79.09%,结合从头预测、同源蛋白信息以及转录组数据共注释了64,608个高可信度基因。

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红花油茶果          徐立安供图

基于组装获得的全基因组信息与高通量转录组数据,该研究较为系统的绘制了茶油不饱和脂肪酸与三萜类活性成分的生物合成途径及其基因簇。红花油茶基因组中三萜类生物合成的基因家族发生了显著性扩张,其萜烯合成酶基因成簇分布。该研究工作为山茶属基因组的适应性进化与油茶籽油脂代谢提供了新的见解,为油茶遗传改良奠定了重要的理论基础。

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红花油茶花          徐立安供图

论文共同通讯作者为南京林业大学曹福亮院士、徐立安教授和江西省林业科学研究院温强研究员。论文共同第一作者有南京林业大学胥猛教授、江西省林业科学研究院黄彬助理研究员及南京林业大学硕士毕业生申腾飞。江西省林业科学研究院龚春研究员、南京林业大学倪州献讲师以及周鹏燕博士生也参与了本研究。

本研究相关工作得到国家自然科学基金、江西省重点研发计划、江西省自然科学基金以及江苏高等教育优先发展计划(PAPD)、江西省林业科学院博士启动基金的资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1093/hr/uhab083

 
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