解剖茶叶——一次一个基因

目前正在进行研究,以确定茶叶基因组中的哪些基因有助于生产优质作物。这一测序结果可以用来帮助培育抗临界胁迫的品种,从而提高植株的整体生产力。
由anne - marie难的

说茶的故事很复杂是一种保守的说法。直到最近,人们对两种主要茶叶品种——山茶花(Camellia sinensis var sinensis)和山茶花(Camellia sinensis var assamica)的基因组成知之甚少。培育出来的品种被选中,希望能复制一个理想的性状。然而,该性状的具体位置以及该性状如何影响植物的整体基因组尚不清楚。

随着影响茶树的非生物和生物压力的增加,识别能够增加茶树弹性的基因变得极为重要。非生物胁迫因素,如干旱、极端温度、高金属含量和洪水,会损害植物的整体健康和生产力水平。根据发表在《农业科学》上的一篇综述,Sanjib Kumar Panda博士和Hrishikesh Upadhyaya博士分享说,当多种非生物压力同时发生时,可能会干扰营养吸收。茶树还需要抵御生物压力、昆虫和疾病。印度乌帕西茶叶研究所的助理植物生理学家埃德温·拉吉博士说:“昆虫一直是茶叶面临的关键挑战之一。”“希望通过茶叶基因组研究,我们将能够识别出帮助植物适应这些压力的关键标记。”

了解茶的规则

2017年,中国合肥的安徽农业大学研究员万晓春博士带领的一个科学家团队对茶叶的基因组进行了初步测序,当时他们能够对一种茶叶品种的基因组进行测序山茶花var sinensis

大约在同一时间,中国昆明植物研究所的植物遗传学家高立志博士对云康10号的基因组进行了测序美国山茶花.高博士报告说,多年来,研究团队已经对几种植物基因组进行了测序,但茶叶基因组是最具挑战性的测序之一。部分原因是基因组本身比最初预期的要大,大约有30.2亿对碱基对。

此外,该序列中的一些基因是重复的,或接近重复的。但这并不是困扰科学家的唯一难题。对茶叶基因组的进一步探索揭示了高博士和他的同事们所说的“跳跃基因”。这些基因是基因组中的序列基因在不同的位置复制自己。这些重复大约占了基因组序列的67%,这是基因组实际大小如此广泛的部分原因。但这并不是唯一有趣的事实。这种植物自然复制的一些基因包括一些抗病基因。随着时间的推移,这种植物似乎认识到了帮助适应环境的基因,并开始自行繁殖这些基因。

跳跃基因

高的研究小组认为,这些跳跃基因(其中一些可能是栽培的结果)可能帮助植物适应气候变化和其他环境压力。此外,它们还可以解释茶树是如何在不同的大陆和不同的气候条件下生长的。

印度的乌帕西茶叶研究所也确定了中国山茶花品种基因组图谱的价值。目前,研究人员正在着手进行最大的基因组测序项目之一。拉杰说:“我们正在研究植物基因组的几个方面,包括代谢方面,以帮助确定有助于植物适应非生物和生物压力的特征。”伟德国际1946bv官网这项研究的潜在好处是广泛的,包括能够概述关键基因标记,然后可以用于植物育种计划。

“了解这些基因将有助于微育种,”乌帕西茶叶研究所的生物技术专家S Ashokraj博士说。“我们希望找到某些帮助植物适应不利环境的标记。”该研究团队正在关注当前的挑战,包括气候变化、外来病原体和昆虫。他们希望通过识别有助于抵抗的基因,研究人员可以利用这些信息杂交出理想的性状。

在日本,Fumiya Taniguchi博士和他在日本Makurazaki果树与茶叶科学研究所的研究团队已经开始了这种类型的研究。

到目前为止,日本茶园中大约75%的茶树都来自栽培品种八喜多。这个品种面临的挑战是,它易受几种昆虫和疾病的影响,并不能很好地适应日本所有的气候。茶叶研究人员认识到需要识别和培育一种新的抗性品种。他们的目标是开发出一种天然抗吸汁昆虫(白桃鳞)的品种。谷口和他的团队使用DNA标记辅助选择技术开发了一个抗病新品种,他们称之为南美。

其他的杂交育种项目导致了Benifuki的发展,这是一种用于生产半发酵茶的品种。日本研究人员正在积极寻找能够迎合欧洲和北美口味的品种。Benifuki通过向市场提供一种花香味的绿茶来回应这一需求。

新的研究揭示了一种潜在的无咖啡因茶的替代品

咖啡因是茶叶产业不得不应对的另一个挑战。寻求限制饮食中咖啡因含量的消费者有两种选择:tisanes(不含咖啡因的草药或卢伊博)或无咖啡因的茶。脱咖啡因的过程并不理想,因为它会改变茶叶的味道。

咖啡因的产生主要是由于植物的防御机制;因此,包括咖啡和可可在内的几种植物都含有咖啡因。咖啡因酶,在茶中被称为咖啡因合酶,是一种防御机制,从而增加植物对昆虫的整体抵抗力。事实上,在某些情况下,这种酶可以使一些昆虫失效甚至死亡。

去年11月,《农业与食品化学杂志》分享了洪崖茶的发现,这是一种来自中国福建地区的天然不含咖啡因的茶树。拥有一种天然的低咖啡因含量的植物将有助于确保茶树的叶子保留不添加咖啡因的积极方面。由梁晨博士领导的研究小组使用高效液相色谱法对生长季节采摘的芽和叶进行了分析。这种方法不仅发现了几种促进健康的化合物,而且还证实了野生品种含有很少的咖啡因。研究小组的进一步分析表明,低咖啡因水平是一种基因突变的结果,这种基因突变发生在茶咖啡因合成酶中,这种酶负责在大多数茶树中产生咖啡因。

茶叶基因组的故事还远未结束。Ashokraj说:“我们需要能够识别茶叶基因组中的哪些基因有助于生产优质作物。”“长期目标是利用这些信息来获得质量更高、能够抵御气候变化的植物。”这一测序结果可以用来帮助培育抗临界胁迫的品种,提高植株的整体生产力。与此同时,这些信息可以用来开发各种产品,以响应消费者不断变化的需求。

anne - marie难的她是安大略省巴里市的自由撰稿人、教授和演说家。如欲联络她,请致电:(电子邮件保护)

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