Провідний прогрес у галузі геноміки, користі для здоров’я та використання чайних ресурсів у Китаї
Чжунхуа Лю,
Ліжі Гао,
Zongmao Chen,
Сяосін Цзень,
Цзяньян Хуан,
Юшунь Гун,
Цінь Лі,
Шуоцянь Лю,
Йонг Лінь,
Шусян Цай,
Шен Чжан,
Лігі Сюн,
Вей Лі,
Лі Чжоу,
Сінру Ван,
Фенцзянь Ло,
Qunjie Zhang &
Дан Чжан
Китай є найбільшим у світі виробником і споживачем чаю і має великі ресурси чайних рослин та чайних продуктів (включаючи зелений чай, чорний чай, темний чай, чай улун, білий чай та жовтий чай). З початку нового століття наукові дослідження та технологічні інновації призвели до поліпшення виробництва, якості, безпеки та споживання чаю в Китаї, що сприяло здоровому та стійкому розвитку китайської чайної промисловості. Команда академіка професора Zongmao Chen з Інституту чайних досліджень Китайської академії сільськогосподарських наук, команда професора Zhonghua Liu з Хунаньського сільськогосподарського університету (HAU) та команда професора Lizhi Gao з Південно-Китайського сільськогосподарського університету (SCAU) зробили серія видатних досягнень у таких галузях досліджень, як геноміка чайних рослин та використання ресурсів, теорія обробки чаю, чаю та здоров'я, використання функціональних компонентів чаю, залишків пестицидів та безпеки.
Гермплазма і геноміка чайних рослин
Чайна рослина Camellia sinensis (Л.) О. Кунце є джерелом комерційно вирощеного чаю, належить до роду Камелія (Theaceae), і має численні вторинні метаболіти, які надають насичені аромати та користь для здоров’я. Однак генетичні основи біосинтезу та багатого накопичення всіх форм біоактивних сполук у чаї, які впливають на якість та виробництво чайних продуктів, значною мірою спираються на геноміку чайних рослин. Ліжі Гао очолює групу, яка вперше вивчила розмір геному, його зміни та еволюцію Камелія представники майже всіх розділів двох підродів, Камелія і Теа 1. Група Гао розпочала перший проект геному чайної рослини в 2010 році на основі точної оцінки вмісту ДНК в С. sinensis змінний. assamica бути 1С = 3,01 пг, що дорівнює розміру геному близько 2940 Мб. Після семи років роботи над подоланням проблеми високого рівня геномної гетерозиготності та великого розміру геному, команда завершила збірку геному 3,02 гігабази Yunkang 10 (2n = 2x = 30 хромосом), диплоїдного елітного сорту С. sinensis змінний. assamica широко вирощується в південно-західному Китаї на основі даних послідовності секвенування дробовиків з дірогенома 2. На повторювані послідовності припадає
80,89% цього великого диплоїдного геному, в той час як решта дає 36951 високоякісний ген, що кодує білок. Довгі кінцеві повтори (LTR) ретротранспозони становлять більшість (
67,21%) геному чайної рослини, з яких близько 55,09% збірки було ідентифіковано як суперсімейства Ty1/copia та Ty3/gypsy. Сімейства ретротранспозонів Ty3/gypsy LTR (
47,08%) переважають і найбільше сприяють розширенню геному чайної рослини. Припадає найбільша родина ретротранспозонів Ty3/циган, TL001
36,79% від усього геному чайної рослини, що представляє перший звіт про єдину сім’ю ретротранспозонів LTR, що розмножується та зберігається протягом більше 50 мільйонів років еволюції. Вони виявили специфічне розширення сімейств генів, пов’язане з метаболічним біосинтезом флавоноїдів, що посилює вироблення катехінів, активацію ферментів терпену, пов’язаних зі смаком чаю, а також гени захисту від стресу та стійкості до стресу в навколишньому середовищі, що полегшує адаптацію до різноманітних середовищ існування. Порівняльний геномний аналіз N-метилтрансфераз демонструє незалежну, недавню і швидку еволюцію шляху синтезу кофеїну в чайній рослині щодо какао та кавових дерев. Нещодавно група Гао створила перший високоякісний еталонний геном для комерційного сорту Biyun C. sinensis змінний. sinensis використовуючи одномолекулярну платформу послідовності в режимі реального часу (SMRT). Остаточне складання геному чайної рослини становило 2,92 Гб, що становить
96,69% від передбачуваного розміру геному 3,02 Гб. Асамблея складається з 9998 лісів з лісом N50 та довжиною N50 довжиною 1,16 Mb та 707,7 Kb, відповідно.,
В 2,58 і 35,46 рази довше, ніж повідомлялося раніше про збірку геному Юнкан 10 (449.457 Kb та 19.96 Kb), який був зібраний Illumina, читає лише 1. Щонайменше 74,13% геномної збірки 3,02 Гб складається з повторюваних послідовностей, а решта виробляє 40 163 високоточних прогнозів кодованих білків. Група Гао отримала чотирнадцять Камелія cp геноми, включаючи обидва C. sinensis змінний. sinensis і С. sinensis змінний. assamica, надаючи перші уявлення про зміну та еволюцію генома cp у цьому роді. Група Гао також зібрала цілі mt-геноми С. sinensis змінний. assamica Резюме. Юнкан 10 у двох кругових контигах довжиною 702 253 п.н. та 178 082 п.н. відповідно, які включають 35 генів, що кодують білок, 29 тРНК та дві рРНК. Великий прогрес у геноміці чайних рослин сприятиме маркерному відбору вдосконалення чайних рослин та використанню чужорідних генів, отриманих із великого різноманіття зародкової плазми чайних рослин, що може запропонувати перспективу розвитку кращих сортів чаю високої якості.
Незважаючи на набуті знання про те, що диференційоване накопичення трьох характерних вторинних метаболітів - катехінів, теаніну та кофеїну - у чайних листках, які значною мірою визначають якості чаю, потрібно докласти більше зусиль щодо складної транскрипційної регуляції цих метаболічних шляхів. Група Гао провела геномний, транскриптомічний та метаболомічний аналізи з метою визначення генетичної основи придатності для переробки чаю, ароматів та користі для здоров’я, що робить чай одним із найбільш споживаних напоїв у світі 2. Рід Камелія, складається з