Genome Biology — 中国林科院亚林所组装了染色体级

1月10日，中国林业科学研究院亚热带林业研究所姚小华课题组和殷恒福课题组合作在期刊《Genome Biology》上发表了题为“The genome of oil-Camellia and population genomics analysis provide insights into seed oil domestication”的研究论文。该研究构建了油茶属植物染色体水平的高质量参考基因组，为比较和进化基因组学分析提供了基础信息，并进一步证明了油茶在驯化过程中，调控油茶籽油合成的等位基因受到了人工选择。该研究进一步揭示了油茶驯化过程中关键的遗传变异，并为树木育种的遗传改良提供了理论基础。

油茶广义上是山茶属（Theaceae）60多种灌木的统称，因其种子能生产出高品质的食用油而得名。油茶籽油作为食用油在我国已有2300多年的历史，目前我国油茶籽油主要由普通油茶（Camellia oleifera）生产，而油茶籽油的含量和品质也是该油茶育种计划的首要目标。为满足人们对优质食用油日益增长的需求，加快油料作物育种的精度和效率是油料作物发展面临的重要问题，但由于其遗传背景的复杂性且缺乏基因组信息，提高优质高产品种的选育效率仍然具有挑战性。

为了获得高质量的油茶参考基因组，对油茶野生种和主要栽培品种的倍性进行分析。发现之前被鉴定为油茶野生祖先的C. oleifera var.“Nanyongensis”（CON）为二倍体，对CON基因组进行从头组装，组装策略为PacBio + Bionano + 10x Genomics + Hi-C，共获得4075个Contigs， N50长度为1.002 Mb，Hi-C分析获得的基因组大小为2.89 Gb，N50长度为185.36 Mb，基因组中91.33%能够锚定到染色体上。对CON基因组进行基因家族分析，发现山茶属在形成之后，没有发生特殊的全基因组复制（WGD）事件，系统发育和分子钟标定分析显示，CON是1730万年前从茶属（Camellia sinensis）分化形成。此外，研究人员还构建了油茶品种杂交群体遗传连锁图谱，这对油茶农艺性状驯化的关键遗传位点定位具有重要的参考价值。

油茶基因组图谱及其进化分析（图片引自文献[1]）

为了评价油茶农艺性状的驯化特征，研究人员对221份来自中国不同地区材料的8个重要油品性状进行连续3年的调查，并进行了转录组测序及分析。通过GO富集分析发现参与应激反应、激素生物合成、对光的响应和脂质代谢过程的相关基因富集。研究人员随后进行了油品性状与遗传变异的关联分析，油品性状与转录本表达的相关分析和转录本表达水平与遗传变异的关联分析，共发现21个高置信度候选基因，其中14个基因与脂类代谢通路和干粒总含油量相关。其中Oleosin3 和SDP1 基因表达量与种子含油量显著相关，Oleosin在种子脱水过程中发挥稳定脂质小体结构的作用，而SDP1则参与脂质的分解。一些具有SDP1、IAA26、FabD 和Oleiosin3 等特定等位基因的个体，种子含油量和相关基因表达均发生显著变化。同时，SAC8、KASIII 和SAD1/6 基因与脂肪酸含量相关。另外，含有KASIII 的CC/AA基因型的植株棕榈酸含量最高。这些结果为油茶籽油性状的分子育种提供了重要基因信息。

油茶籽油合成过程中被驯化候选基因的全基因组鉴定与注释（图片引自文献[1]）

本研究组装完成了高质量的油茶参考基因组，对主要油茶品种进行全基因组关联分析，发现参与油茶籽油生物合成过程等位基因的人工选择在油茶驯化过程中发挥了重要作用。本研究促进了对油茶籽油合成调控的解读，对指导油茶遗传育种、加速分子育种进程和提高育种效率奠定了坚实的基础。

参考文献

1. Lin Ping, Wang Kailiang, Wang Yupeng et al. The genome of oil-Camellia and population genomics analysis provide insights into seed oil domestication[J]. Genome Biol, 2022, 23: 14.