基因组重测序揭示湖南地方茶树群体资源的系统发育关系和遗传结构

01 研究背景

湖南不仅位于茶树起源中心云贵高原的边缘区域，而且处于华南茶区与江南茶区的交汇处，独特的地理和气候条件形成了丰富的茶树资源类型，代表性的有汝城白毛茶、江华苦茶、城步峒茶和安化云台山种，这些茶树资源不仅在分类上各有特点，而且在生化成分、适制性和耐寒性等方面差异较大。前人已采用形态、细胞、生化和分子标记等手段，揭示了地方群体间的亲缘关系，对不同群体资源的演化途径提出了假设，但茶树作为一种多年生、自交不亲和的经济作物，长期的引种驯化，使得其遗传背景复杂，单从形态和有限的标记入手来探讨其遗传演化过程存在着一定的局限性。

02 本文的重要发现或者创新点

本研究采用重测序技术对城步峒茶（CBDC）、江华苦茶（JHKC）、汝城白毛（RCBM）和安化云台种（AHYT）4个湖南典型地方茶树群体的36份资源进行了基因组测序，并结合已完成测序的62份茶树种质资源，进行了遗传变异、群体结构和系统发育研究。结果表明，湖南4个典型地方茶树种质资源主要分为2大类（图1），江华苦茶和汝城白毛茶聚为一类，城步峒茶和安化云台山种聚为一类，安化云台种与城步峒茶的分化系数最小，而与汝城白毛茶的分化系数最大，这与前人的研究结果不完全一致。

图1 4个典型地方茶树种质资源的群体遗传结构

以CBDC、JHKC和RCBM为对照，在栽培型的AHYT中分别鉴定出407、380和147个受选择基因（图2），这些基因主要与茶树胁迫耐受性、次生代谢产物合成和产量等相关。比如汝城白毛茶虽然具有优异的红茶和白茶加工品质，但由于其生长势弱、扦插成活率低等原因，限制了其产业化推广，本研究在RCBM中，鉴定出了在茶树中已报到的CsCAD3基因，该基因可能与茶树的木质素合成有关。除在CBDC中鉴定出了与咖啡碱合成相关的基因（CsTCS2）外，CBDC和JHKC的受选择基因主要与低温胁迫和芽的萌发有关，这与AHYT与其他三个群体相比，抗寒性、适应性和产量是主要优势的结论一致。

图2 安化云台种中挖掘的受选择基因

03 本文作者简介、本文资助基金情况和本课题组简要介绍

1. 作者简介

第一作者，刘振，湖南省农业科学院茶叶研究所，研究员，主要从事茶树种质资源与育种研究；

通讯作者，杨阳，湖南省农业科学院茶叶研究所，研究员，主要从事茶树种质资源与育种研究；

赵洋、杨培迪、成杨、黄飞毅、李赛君均来自湖南省农业科学院茶叶研究所。

2. 本文资助基金

国家现代农业产业技术体系（CARS-19）、国家自然科学基金项目（31500565）、湖南省自然科学基金项目（2021JC007）。

3. 本课题组简要介绍

湖南省农业科学院茶叶研究所茶树种质资源与育种团队，现有成员16人，其中高级职称12人，博、硕士研究生8人，建有国家中小叶茶树种质资源圃（长沙）、国家茶树改良中心湖南分中心、农业部湖南茶树及茶叶加工科学观测实验站、湖南省茶树品种与种苗技术研究中心等国家（省）级育种创新平台4个。团队面向茶树种业需求，长期致力于茶树种质资源收集、保存与鉴定评价，优异种质挖掘与创新利用，育种方法与理论研究，优质、高产、高（多）抗茶树特色新品种选育。

原文链接：

https://doi.org/10.48130/BPR-2023-0009

关于Beverage Plant Research

Beverage Plant Research 是一本开放获取的期刊，致力于传播饮料作物领域研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论和观点。主题范围包括但不限于饮料植物生物学、品质与化学分析、饮料植物与人类健康等。本刊由中国农业科学院茶叶研究所、中国茶叶学会与Maximum Academic Press联合出版，期刊主编由中国农业科学院茶叶研究所陈宗懋院士与美国伊利诺伊理工大学Brian Schaneberg博士共同担任。

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