记者从福建省农科院举办的新闻发布会获悉,3月17日,国际知名学术期刊《自然·遗传学》刊发了《1325份茶树种质基因组解析揭示农艺与代谢性状遗传基础,助力茶树品种改良》研究论文。该项研究由福建农业科学院茶叶研究所牵头,与中国农业科学院农业基因组研究所等多家单位合作,用时5年对全球14个主要产茶国的1325份茶树种质资源进行深度全基因组重测序,构建了全面的全基因组遗传变异图谱。
这是全国省级农科院系统茶学研究领域首次在该期刊发表论文,研究发现了24393021个高质量单核苷酸多态性(SNP)和1079254个插入/缺失(InDel)位点,为茶树的遗传多样性研究提供了宝贵资源。研究还发现,茶树群体中携带的有害突变数量显著高于其近缘物种,这些突变影响了9,487至9,518个基因,为未来精准育种中优化性状提供了基因改造靶点。
该研究成果是福建省实施农业高质量发展“5511”协同创新工程的结晶,先后有50多人参与该研究工作。孔维龙副研究员、孔祥瑞助理研究员、博士后夏中强和李晓峰为论文共同第一作者;福建省农业科学院茶叶研究所陈常颂研究员和中国农业科学院农业基因组研究所张兴坦研究员为论文共同通讯作者;福建省农业科学院茶叶研究所为该论文第一完成单位和第一通讯单位。
福建省农科院院长余文权表示,该研究成果可为后续茶树种质资源鉴定、分子标记辅助育种、功能基因组学和多组学联合分析等相关研究提供第一手的比对数据与背景信息,对开展茶树资源与育种和茶学基础研究具有不可替代的重要推动作用与重大意义。他介绍说,该成果具有三个显著特点:
一是研究对象具有代表性。研究团队将研究广度拓展至全球尺度,对全球14个主要产茶国的1325份茶树种质资源深度全基因组重测序,开展了全球最大规模的茶树种质资源基因组分析,构建了迄今最全面的全基因组遗传变异图谱。
二是研究成果具有突破性。填补了国内外在茶叶领域科学研究的多项空白。首次揭示了茶树群体水平有害突变分布和效应,发现了与农艺性状和风味特征相关的关键基因,以及种间基因渗入对风味特征多样性的贡献,为未来精准育种中优化性状提供了基因改造靶点。首次揭示茶树与近缘物种的历史种群进化差异,找到了茶树驯化过程的清晰遗传证据,有力印证中国西南地区是茶树的起源和驯化中心,明确了古茶树资源在驯化过程中扮演着重要角色。
三是应用前景具有引领性。过去,由于对茶树遗传规律缺乏系统性认知,茶树育种长期停留在“1.0”(农家育种)和“2.0”(基于经验的杂交育种)时代,“3.0”阶段的转基因分子育种也因遗传转化体系不成熟等原因发展滞后,导致育成一个新品种通常需要15-30年,与市场多元化品种需求不相适应。此次研究成果的诸多发现,找到了开启茶树育种“4.0”时代的钥匙。今后,通过建立“基因组设计育种”技术体系,精准筛选高香、高抗、高产的优特种质,可以将育种周期缩短60%以上;同时,还可以根据茶产业发展需要,定向培育品质更佳、适应机械化采摘、具有更强抗逆性和更广适应性的新品种,对推动科技赋能茶产业转型升级具有重要意义。
作者:农民日报·中国农网记者 蔡茂楷