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龙8国际登录攻克基因组测序难题探究茶树生物学

【发布日期:2018-02-10 04:46 】 关闭

  龙8娱乐平台当代生物学钻研蕴含浩繁慎密相连又彼此区分的钻研范畴,包罗:分子生物学、生物化学、布局生物学、细胞生物学、微生物学、病毒学、心理学、发育生物学、组织学、生态学、演化生物学、组学、生物消息学等。

  我国现存最早的西医医药文籍《本草经》记录:“神农尝百草,日遇七十二毒,得荼(茶)而解之。”这申了然茶的奇异功能。茶树发源于我国的云南、四川等地,在从中国向世界各地数千年漫长传布过程里,与环球多元文化相逢交融,成长构成了今六合球上庞大而美好的茶文化。茶之所以广受接待,除了有诱人的香气和令人愉悦的味道,还由于茶叶中含有很多对人们康健无益的特性性身分,诸如多酚、茶氨酸、咖啡因、维生素、芬芳油和矿物质等。

  不断以来,业内对付茶叶的香气、风韵和质量之间的关系,以及茶树为什么能够在环球扩散并种植等问题,以为必要通过基因组学计谋来钻研。耗时7年,中国科学院昆明动物钻研所钻研员高立志率领的团队于2017岁首年月次顺利破译了茶树基因组。

  日前,高立志在接管《中国科学报》记者采访时暗示:“若是说化石能够帮咱们找到山茶属动物最早发源与演化的证据,那么基因组测序能够探究茶的生物学奥密。”

  现在,茶树被种植在环球跨越380万公顷的地盘上。来自国际茶树委员会的数据显示,2016年,环球茶叶产量546.3万吨,此中,中国产茶量235万吨。高立志说:“茶叶不只在中国并且去世界范畴内拥有庞大的经济、医药、科研和文化价值。”

  然而,去世界三大饮料动物中,咖啡和可可的基因组接踵被泰西国度完成了测序,唯独茶树基因组迟迟未被破译。

  2006年,高立志从美国回到云南,加盟依靠于中科院昆明动物所的中国西南野生生物种质资本库。回国后他做的第一件大事就是采办了我国第一台二代高通量测序仪Solexa GA II,随后他率领团队在国际上初次破译了稻属动物5个物种全基因组。

  有了水稻基因组测序的项目经验,2010年,高立志率领动物种质资本、基因组学生物消息学钻研团队,初次在国际上启动了茶树基因组打算。

  高立志团队结合华南农业大学、云南农业大学、广东省农业科学钻研院、辽宁师范大学、云南省茶叶科学钻研所、金华国际山茶园、华中农业大学和华盛顿大学等单元的有关钻研团队,率先在国际上完成了栽培茶树大叶茶变种国度级良种云抗10号核基因组的测序和拆卸,得到了约30.2亿碱基对的高品质基因组参考序列,正文获得36951个卵白编码基因。

  深切钻研后团队发觉,茶树基因组复杂的缘由竟然是长结尾反复序列反转录转座子家族。在已往5000万年以来,茶树基因组中长结尾反复序列反转录转座子家族履历了多次出格是近期的大量迸发,它们持久而迟缓地扩增,却又贫乏无效的DNA删除机制,导致茶树基因组变得十分复杂。

  高立志指出:“此刻的茶树基因组跟人类基因组差未几大,咖啡基因组巨细仅为它的四分之一,而水稻和可可的基因组巨细只要它的八分之一摆布。”

  茶树为什么如斯庞大,使得基因组测序很坚苦?由于茶树是一种高度自交不亲和的异交动物。高立志举了一个抽象的例子:“茶树的花粉落到本人的株头上很难顺利授粉,这使得险些每个茶树个别都是杂种,新个别发生时候只晓得本人的茶树妈妈是谁,不晓得爸爸是谁。”

  茶树如许基因组高度杂合的特点,明显给开展基因组测序带来了很大的贫苦。高立志团队发觉,茶树基因组杂合度高达2%;反复序列含量极高,约占整个基因组的80.9%。高立志将测序事情简略地形容为以下几步:先将一条很长的DNA链剪成一个个小段,接着用二代高通量测序仪测序,最初也是最主要的一步是拼接还原。杂合度高、反复序列含量也高的基因组,不只拆卸回复回复坚苦,并且很是容易犯错。

  最月朔步拆卸事情极其坚苦,高立志团队花了4~5年时间才完成,最终霸占了茶树如许高杂合、高反复和基因组复杂的动物基因组测序的难题。

  茶树地点的山茶属动物多达119种,一个主要却持久迷惑人们的问题是,为什么只是茶组动物的叶子适合制茶,而非茶组动物,好比人们熟知的茶花和油茶等的叶片不克不迭作为茶饮。

  为此,高立志率领团队对大大都茶组动物和非茶组的代表动物进行了动物化学身分的比力阐发,发觉茶树和其他的茶组动物富含茶多酚和咖啡因,从而区别于非茶组物种。

  钻研还发觉,茶树近期已经产生过一次全基因组反复事务,加上大量的特异基因家族的扩增,导致茶树基因组里与茶叶的香气、风韵与质量亲近有关的基因光明显显地扩增了,扩增的成果是不只推进茶树顺应环球多样化情况,还通过优越劣汰的天然取舍推进了茶树抗病基因家族的增加,使其成为世界性饮料动物。

  高立志总结道,山茶属中第一个基因组的得到,不只能够领会山茶属动物基因组与基因的进化纪律,还推进了世界四大木本油料动物之一的油茶、世界十台甫花山茶花和被誉为“动物大熊猫”的金花茶的遗传育种。

  通过与分歧团队的竞争交换,高立志已成为一位茶学专家,并在钻研中进一步证明野生茶跟栽培茶树风韵纷歧样的遗传根本。茶树野生近缘物种因储藏着丰硕的优异新基因,无望开辟新的茶叶市场,使中国的茶文化在国度的“一带一起”发起中再次走向世界。(生物谷

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