点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:破解铁观音基因组,找到茶叶高产“开关”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

破解铁观音基因组,找到茶叶高产“开关”

来源:科技日报2021-07-27 09:29

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  科学家成功破解了中国名茶铁观音的基因组,还对161个茶树品种和15个近缘种大理茶进行了重测序分析,发现了影响植株高矮和茶叶产量的两个功能基因。

  茶树是世界重要的饮料作物,然而其滞后的基因组学研究,限制了利用分子生物学技术对其进行优良性状的快速选育,如今这一窘境有望被打破。

  记者7月25日从福建农林大学获悉,该校尤民生教授和中国农科院深圳农业基因组研究所张兴坦研究员,联合国内外多家单位的科学家,成功破解了中国名茶铁观音的基因组,相关成果近日发表在国际顶级期刊《自然·遗传学》上。

  “研究成果阐述了等位基因在长期无性繁殖过程中应对‘遗传负荷’的机制和茶树的群体演化、驯化史。特别是,我们发现的两个功能基因,极有可能为茶树植株矮化、产量提高作出贡献。”尤民生告诉记者。

  破译基因组

  弄清茶树应对“遗传负荷”秘密

  许多重要作物都是无性繁殖,例如茶树、马铃薯和木薯等。无性繁殖可以有效保留亲本优良基因型,有利于快速筛选和培育新品种。然而这种繁殖方式容易使作物缺乏遗传多样性,从而导致作物更易遭受害虫和病原菌等有害生物的侵袭,并易积累大量的有害突变,致使农作物对有害生物的抗性和适应环境的能力降低,直接影响重要农艺性状。“因此,解析无性繁殖作物的基因组信息,对于及时鉴定和清除有害突变,改善作物的抗性和品质至关重要。”尤民生说。

  研究选取的基因组测序对象“铁观音”是中国十大名茶之一,因茶树自交不亲和、种间频繁杂交等因素,导致其基因组高度杂合、组装难度很大。该团队利用最新技术攻克了高杂合基因组组装难题,成功获得了两个铁观音基因组——单倍体参考基因组和单倍体分型基因组。结果显示,来自父母本的两套单倍型之间存在大量遗传变异。

  铁观音距今已有约300年的栽培历史,长期的无性繁殖积累大量体细胞突变(包括有害突变),增加了遗传负荷,导致其适应性降低。然而,人们对无性繁殖作物如何应对遗传负荷这一问题知之甚少。

  传统的杂种优势现象可以由显性效应和超显性效应两种假说解释:显性效应指个体倾向于利用有利于生长和发育的优势等位基因(或显性基因)而忽略对个体不利的劣势基因(或隐形基因);超显性效应指杂合等位组合在多种生境下优于任一纯合等位的现象。

  研究结果显示,在无性繁殖的茶树基因组中,显性效应可能是其应对遗传负荷的重要机制。面对大量积累的体细胞突变或有害突变,长期无性繁殖的茶树利用优势等位基因,来应答不断积累的遗传负荷,以维持其正常的生长发育和对环境的适应性。

  揭示关键基因

  有望实现植株矮化、产量提高

  该团队在攻克铁观音基因组的基础上,通过对茶树种群水平的遗传分析,揭示了该物种的演化和人工驯化历史。研究人员对161个茶树品种和15个近缘种大理茶进行重测序分析发现,各茶区存在频繁的种质基因交流,其中一些与有记录的茶树杂交育种历史相吻合。证据表明,茶树与近缘种间频繁的杂交渐渗是其网状演化和维持茶树遗传多样性的重要因素。此外,人们对大叶茶和小叶茶制品的偏爱有所不同也导致了两者经历了平行的驯化历程。

  “该研究成果也为利用组学分析和分子生物学技术挖掘功能基因、解析其背后的遗传调控机制、开展基因组设计育种,奠定了坚实的理论基础。”张兴坦说。

  原来20世纪60年代,大规模推广矮秆或半矮秆的水稻和小麦品种极大地提高了作物产量,其中控制株高的水稻sd1基因和小麦rht基因,也因其巨大的贡献被称为“绿色革命基因”。研究人员发现,茶树的株高在长期的栽培过程中也受到了驯化,体现在两个细胞色素P450家族基因(CsDWF4和CsBAS1)受到人工选择。这两个基因是油菜素内酯生物合成的关键基因,参与植物的光形态建成。

  “这两个基因或能调节植株高矮、茶叶产量。”尤民生表示,在接下来的研究中,他们将利用组学分析和分子生物学技术进一步挖掘两个基因的功能,积极开展基于大数据驱动的基因组设计育种探索,有效缩短优质茶树品种育种周期、提高育种效率、降低育种成本。(记者 谢开飞 通讯员 曹佳奕)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 地质灾害防治·北京在行动

  • 庆祝香港回归祖国28周年活动在维园举行

独家策划

推荐阅读
近日,四川乐山一小伙感觉身体不适独自乘出租车前往医院就诊,途中开启“超强自救”模式:联系妈妈告知情况、打110报警求助、打120告知医院准备急救。如果长期处于焦虑引起的躯体化障碍状态,患者会反复出现头痛、心慌、呼吸急促、胃肠紊乱、肢体疼痛、睡眠问题等。
2025-07-02 10:06
使用人工智能大模型时,不少人或许都遇到过类似问题:它们有时会捏造细节,甚至“一本正经地胡说八道”。当“喂给”大模型的训练数据包含虚假信息时,它就会产生“幻觉”、给出错误答案。
2025-07-02 10:05
中国国际航空公司所属的国产C909客机平稳降落在蒙古国乌兰巴托成吉思汗国际机场,标志着国航首条C909国际航线正式开通。早8时许,这架C909客机从呼和浩特起飞,经过1个多小时飞行抵达乌兰巴托。
2025-07-02 10:03
农业是国民经济的基础,农业领域形成新质生产力是国民经济形成和发展新质生产力的基础和“底盘”。 农业新质生产力是通过提升劳动者素质、优化劳动资料和创新利用劳动对象,实现全要素生产率的显著提高。
2025-07-02 10:01
团队基于卫星遥感数据构建了1988年至2021年青藏高原30米分辨率人工草地数据集,明确了青藏高原主要的人工草地类型及其时空分布特征,并揭示了青藏高原人工草地的迅速扩张及其驱动机制。
2025-07-02 09:59
屠光绍认为,金融机构在应用人工智能时必须在服务投资人与消费者之间寻求平衡,避免AI鸿沟,坚守金融服务大众的初心。鲍建敏倡导构建产学研深度融合、开放共赢的人工智能金融生态体系,搭建跨机构、跨领域的协同创新平台。
2025-07-01 10:13
6月30日,2025温布尔登网球锦标赛在英国伦敦拉开大幕,引发球迷关注。在草地球场,球的速度更快且弹跳不规则,比赛回合较短,发球就成为球员们的重要“武器”。红土球场并不是天然土壤,而是分层分布着碎砖粉、白色碎石灰石、碎石等。
2025-07-01 10:09
7月1日起,医保定点医药机构在销售药品时,必须按要求扫药品追溯码后方可进行医保基金结算;2026年1月1日起,所有医药机构都要实现药品追溯码全量采集上传。步,进入国家医保局微信公众号主页,点击服务、药品追溯信息查询,进入查询页面;或进入国家医保局微信公众号消息对话页,点击医保服务、药品追溯信息查询,进入查询页面。
2025-07-01 10:09
记者从国家航天局获悉,7月1日,该局发布行星探测工程天问二号探测器在轨获取的地月影像图。(国家航天局供图)  月球全色图,由天问二号探测器的窄视场导航敏感器于2025年5月30日15时拍摄,经辐射校正处理后制作而成。
2025-07-01 10:08
龙芯中科近日正式发布基于国产自主指令集龙架构研发的服务器处理器龙芯3C6000系列芯片、工控领域及移动终端处理器龙芯2K3000/3B6000M芯片以及相关整机和解决方案。
2025-07-01 10:06
四大家鱼,即青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼,是我国重要的经济鱼类,占淡水鱼类养殖总量的“半壁江山”,尤以长江流域所产鱼品质最优。但人工养殖久了,鱼类品质逐渐下降,需要捕捞野生鱼种来更换,确保鱼类种质“基因库”稳定。
2025-06-30 04:50
FAST如今每天观测时长接近24小时,每年总观测时长超过5300小时,持续不断地为科学家提供宝贵的数据。
2025-06-30 09:52
华南农业大学积极探索应用大数据、人工智能等技术加速育种创新,“华航香银针”就是创新成果之一。
2025-06-30 09:51
在近日落下帷幕的第十五届全国周培源大学生力学竞赛中,一位特殊的“考生”吸引了人们目光。
2025-06-30 09:51
6月29日,在海南文昌卫星超级工厂项目建设现场,各方正全力以赴加快工厂投产进程。
2025-06-30 09:51
作为一所工科见长的大学,近年来,山东科技大学涌现出一批热衷文化艺术的学生:材料学院研究生庄英赞受邀参加《声声入戏——中央广播电视总台首届京剧票友大会》节目;
2025-06-30 04:50
今年“三夏”生产,该农场配备无人驾驶系统的收割机和拖拉机、气吸播种机、精准水肥轮灌系统、自动巡田无人机等智能化装备大显身手。
2025-06-27 10:25
6月24日,国家重大科研仪器研制项目“2.5米大视场高分辨率太阳望远镜”(WeHoST)在四川稻城启动建设配套项目,预计2027年望远镜完成装调并投入试运行。
2025-06-27 10:24
古生物研究表明,包括早期犬齿兽在内的一些远古动物,脑袋为一个没有左右脑半球区分的整体,而现生哺乳动物和典型的进步颌兽类则有左右两个脑半球。
2025-06-27 10:18
6月26日21时29分,经过约6.5小时的出舱活动,神舟二十号乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,圆满完成既定任务。
2025-06-27 10:17
加载更多