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(yǒu)的木本油料作(zuò)物，栽培和(hé)食用曆史距今已有(yǒu)2300多(duō)年。近，中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所的科學家(jiā)們成功破譯其遺傳密碼，并組裝了全球染色體(tǐ)級别高(gāo)質量油茶基因組，揭示了油茶物種進化曆史。相關成果于1月10日在線發表于國際著名期刊《基因組生(shēng)物學》。

據統計(jì)，我國現有(yǒu)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(hé)脂肪酸，具有(yǒu)很(hěn)高(gāo)的保健價值，被譽為(wèi)“液體(tǐ)黃金”。然而，油茶童期長，從開(kāi)花(huā)到果實成熟需要整1年，業界形象稱之為(wèi)“抱子懷胎”，等等這些(xiē)特性一直導緻育種年限長、新品種選育緩慢，嚴重阻礙了産業發展。

此外，研究還(hái)發現，油茶基因組具有(yǒu)雜合率高(gāo)、重複序列占比大(dà)的特點，這為(wèi)基因組組裝帶來(lái)了巨大(dà)挑戰。為(wèi)此，經過四年多(duō)努力，通(tōng)過三代測序技(jì)術(shù)，研究人(rén)員成功組裝了全球染色體(tǐ)級别的高(gāo)質量油茶基因組圖譜，并利用控制(zhì)雜交的群體(tǐ)建立了高(gāo)密度的遺傳标記連鎖圖譜，對組裝的基因組圖譜進行(xíng)了校(xiào)正。這一研究結果，如同打開(kāi)了油茶生(shēng)命活動的“黑(hēi)匣子”，為(wèi)未來(lái)解析油脂産量、品質、功能性成分及抗性等重要性狀的分子基礎提供了重要支撐。

為(wèi)了進一步探究油茶的“身世”，研究團隊通(tōng)過分析發現，油茶基因組共發生(shēng)兩次全基因組複制(zhì)事件，山(shān)茶屬形成後并沒有(yǒu)再發生(shēng)全基因組複制(zhì)。區(qū)别于以葉用為(wèi)目的的茶和(hé)以觀賞為(wèi)目的的山(shān)茶，在長期的人(rén)工選擇作(zuò)用下，油茶進化成以種子油脂為(wèi)主要栽培目的的木本油料樹(shù)種，這解開(kāi)了油茶物種的起源和(hé)演化機制(zhì)的奧秘。

那(nà)麽，油茶油脂性狀是如何實現馴化的？研究人(rén)員進一步發現，在油茶基因組中，油脂代謝通(tōng)路中有(yǒu)多(duō)個(gè)基因受到了顯著的人(rén)工選擇。基于此，團隊首次構建了油茶油脂性狀早期選擇技(jì)術(shù)體(tǐ)系，有(yǒu)望有(yǒu)效縮短(duǎn)油茶育種周期，提高(gāo)油茶育種效率。接下來(lái)，研究團隊還(hái)将在二倍體(tǐ)油茶基因組的基礎上(shàng)，進一步解析多(duō)倍性油茶種質資源的基因組，挖掘和(hé)鑒定油脂産量與品質、重要功能性成分等性狀的主效基因或基因型，開(kāi)展重要經濟性狀的分子标記輔助精準預測。

中國科學院院士錢(qián)前評價認為(wèi)，油茶基因組的破譯，有(yǒu)效促進了對油茶油脂合成調控的解讀，實現了油茶從傳統育種向基因組育種的跨越，開(kāi)啓了油茶精細育種時(shí)代，并為(wèi)分子設計(jì)高(gāo)産抗性強的油茶新品種提供了基礎。

作(zuò)者：農民日報‧中國農網記者 朱海洋