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茶树栽培育种团队在茶树发芽期遗传定位方面取得重要进展

作者:谭礼强    【 发布日期:2022-04-29 】

春季发芽期是茶树(Camellia sinensis)的重要经济性状,培育早生优质茶树品种、发挥早茶优势是“精制川茶”产业发展的关键突破点之一。但目前对于茶树发芽期性状的遗传特点和关键调控位点了解不多。此外,由于茶树童期长、结实率低、种子成熟期长等不利因素,采用人工授粉培育大型遗传群体和杂交育种群体较为困难,限制了茶树遗传规律研究和杂交种质创新。

近日,Horticulture Research(中科院大类一区、TOP期刊,IF=6.793)在线发表了学院精制川茶四川省重点实验室等单位完成的题为Genetic analysis of the early bud flush trait of tea plants (Camellia sinensis) in the cultivar ‘Emei Wenchun’ and its open-pollinated offspring基于峨眉问春及其自然授粉子代分析茶树早生性状的遗传特点的研究成果。该研究首次以茶树自然授粉子代为材料,利用简化基因组测序技术和父子关系重建策略,构建了茶树F1全同胞群体和高密度遗传图谱,并针对茶树发芽期性状进行了QTL定位和候选调控基因筛选

成果首先以特早生茶树品种峨眉问春为母本,将其与10余个具有高氨基酸、高香或高产特征的优质茶树品种相邻种植,收集‘峨眉问春’的自然授粉种子,进行培育、初筛得到长势良好的子代群体。接着,采用SLAF-seq技术对其中388株子代及15份候选亲本进行高通量SNP基因型分析,并基于获得的SNP数据进行父本鉴定。结果为75.8%的子代匹配到了父本,包括217株来自峨眉问春×川沐217杂交,8~30株来自‘峨眉问春白叶1号、茗科1号丹桂川黄1号等品种的杂交,以及11株很可能来自峨眉问春自交的子代单株。

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1. 连续两年子代群体萌展值表型及不同杂交组合比较

随后,作者将获得的峨眉问春×川沐217群体用于构建茶树高密度遗传图谱,获得了一张包含4244个标记、平均遗传距离为0.34 cM的遗传图谱,该图谱与茶树参考基因组物理图谱具有良好的共线性。进一步,作者连续两年观测了子代群体的发芽期性状(以越冬芽的萌展值进行量化),并基于遗传图谱,在Chr3、Chr4、Chr5、Chr9和Chr14号连锁群上定位到调控茶树发芽期的QTL。此外,作者还结合茶树参考基因组和转录组差异表达数据,对这些QTL位点背后的基因进行了筛选,获得22条关键候选基因。

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2. 构建的高密度遗传图谱及与参考基因组的比对分析

据悉,峨眉问春是我校茶学系已故的齐桂年教授主持、联合乐山市峨眉山茶茶业协会等多家单位选育的特早生茶树良种。该品种目前在乐山、宜宾、雅安等茶区大面积推广,在川南茶区冬季几乎不休眠、可全年采茶。本研究以‘峨眉问春’为母本创制的子代群体大部分具有早生和特早生性状,有希望进一步整合其他父本的优点,培育更好的早生优质茶树品种。此外,本研究为进一步解析茶树发芽期的分子调控机制奠定了坚实基础,也可为茶树杂交群体培育、父本鉴定提供重要参考。

学院精制川茶四川省重点实验室的谭礼强副教授为论文的第一作者,唐茜教授和谭礼强为论文的共同通讯作者。四川省名山茶树良种繁育场、四川一枝春茶业有限公司为该研究的茶树群体培育与管护做出了重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金(31800589)、四川省茶树育种攻关课题2021YFYZ0025)等项目的资助。