安徽農業大學副教授以共同第一作者身份發表Nature Communications

近日，安徽農業大學韋朝領團隊在Nature Communications期刊發表題為“Pangenome analyses of tea plants reveal structural variations driving gene expression alterations and agronomic trait diversification”的研究成果。安徽農業大學茶樹種質創新與資源利用全國重點實驗室陶玲玲博士研究生，朱俊彥、胡建兵副教授和中國農科院深圳農業基因組研究所徐琦老師為共同第一作者，安徽農業大學韋朝領、夏恩華、宛曉春教授和中國熱帶農業科學院周永鋒研究員為共同通訊作者。

研究團隊利用HiFi測序技術，組裝了5個栽培茶樹和1個野生近緣種（大理茶）的參考基因組，結合16個公共數據庫公布的基因組，構建了覆蓋栽培種和野生近緣種的高質量泛基因組，該泛基因組共有15,216個核心基因家族，占其總基因家族的35.1%。系統發育分析顯示，野生茶樹與栽培茶樹約在5.71百萬年前分化，而栽培茶樹中的大葉種、小葉種及白毛茶變種形成了清晰的遺傳分支。

茶樹泛基因家族和核心基因家族特征分析

分析發現，茶樹基因組中存在137萬余個結構變異，其中存在/缺失變異（PAVs）是最主要的變異類型，且這些變異顯著影響了基因表達水平，其中栽培種相較于野生近緣種的上調基因主要富集于與風味（如類黃酮、氨基酸代謝，萜類物質生物合成）和環境適應性相關的通路，提示這些結構變異在馴化過程中對茶葉品質形成具有重要作用。

通過選擇清除分析發現花青素合成酶基因ANS3啟動子區域的結構變異，該區域存在3種單倍型：Hap1攜帶192bp插入，主要存在于野生近緣種；Hap2為缺失型（丟失192bp和283bp插入），主要存在于大葉種；Hap3攜帶283bp的插入，主要存在于小葉種，說明在茶樹栽培馴化過程中Hap1逐漸丟失，而在栽培型的大葉種和小葉種中則經歷了從Hap2向Hap3的轉變。進一步的功能驗證表明，野生近緣種中特有的192bp插入能夠顯著增強ANS3啟動子活性，進而提高ANS3表達水平，使其花青素含量明顯高于栽培種，這解釋了野生近緣種茶樹芽梢呈現紫色的原因。

分析發現栽培種相比野生種獲得了更多的抗病相關基因，且野生近緣種茶樹的CtLRR1基因啟動子區域存在一個159bp插入，與栽培茶相比，該插入顯著上調了野生近緣種茶樹中LRR1的表達水平，而LRR1的低表達明顯提高了茶樹對炭疽病菌的抗性，說明LRR1是一個免疫反應的負調控因子。這一發現提示：茶樹在栽培馴化過程中，通過LRR1啟動子區域丟失159bp的插入而獲得對炭疽病更高的抗性。

LRR1啟動子變異對茶樹抗炭疽病的影響