【科学面对面】NG一作专访：从茶树的遗传密码到代谢性状，如何从基因蓝图中"定制"好茶？

答：

由于采样不足（缺乏古代茶树种质）、遗传数据分辨率有限、缺少可靠的外部茶树品种，导致茶树起源、种群差异、品种分类、选择基因和性状分化的理解仍不完全清楚。同时，茶树的积年累月多世代的无性繁殖会导致有害突变的积累，但这些突变在茶树种群中的确切数量、分布和影响尚不清楚，阻碍了茶树育种计划。

此外，山茶属植物之间较弱的生殖隔离和物种的重叠分布进一步促进种间杂交，贡献了茶树基因组变异，目前缺乏对茶树及其亲缘植物之间进化差异和基因流动的研究。

A

答：

茶树（Camellia sinensis）是山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）植物，是制造各种茶叶（如绿茶、红茶、乌龙茶等）的原料。根据植物形态、地理分布和遗传特征，传统分类系统把茶树分为三个变种：中国小叶种（C. sinensis var. sinensis）,叶片较小（长约5-7厘米），耐寒性强，适合温带气候; 阿萨姆大叶种（C. sinensis var. assamica）, 叶片宽大（可达20-30厘米），树形高大，喜湿热环境，适合热带/亚热带气候；以及白毛茶变种（C. sinensis var. pubilimba），其叶片密被茸毛。我们的研究结果表明：曾被单独分类为一个变种的C. sinensis var. pubilimba在遗传上并未形成独立分支，其形态特征（如茸毛）不足以作为分类依据，建议将其归入现有两个变种。

A

答：

（1）种质群体广泛：本研究收集了来自14个主要茶叶生产国的1325份茶树种质。涵盖野生型、过度型、地方品种和现代品种，获得24,393,021个高质量SNP和1,079,254个InDels高深度数据，为探索茶树多样性、起源、品种分类、进化史、选择性扫描、有害突变和基因渐渗奠定基础；

（2）重梳理茶树品种分类，揭示驯化过程对茶树代谢性状的选择：构建群体遗传变异谱，从分子层面梳理茶树分类特征遗传变异的演化史，揭示该过程中基因组有害突变数量、基因种间渗入、人类驯化选择对茶树群体遗传变异的影响；

（3）揭示代谢性状主效基因：利用mGWAS挖掘到调控茶树叶片形态和风味代谢物形成的主效基因，为育种者提供茶树基因组数据和代谢性状靶点；

A

答：

目前，代谢物检测多以质谱方式为主。对研究样本进行代谢物提取并进行色谱-质谱检测，对获得的谱图与代谢物数据库中收录的谱图进行比对，综合质荷比（m/z）、保留时间（rt）等信息得到比对结果的打分值，最后选择打分值最高的物质对研究样本中的代谢物进行定性，以最终获得代谢物定性信息。因此，代谢物数据库的选择为获得样本中代谢物的种类极为重要。

茶树在遗传变异过程中，环境适应和风味物质形成是早期选择和人类驯化的重要性状，该性状与植物本身的次生代谢产物极为相关，尤其与风味物质最相关的黄酮类、苯丙烷类、对这些代谢物的精准有效检出是揭示调控风味物质合成的主效功能基因，以及为育种研究者提供准确基因靶点的基础。因此，使用植物代谢物专有数据库可增加次生代谢物的检出率，比对上更多与农艺性状有关的次生代谢产物。

A

张兴坦

孔维龙

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