江西省林业科学院油茶科技创新团队联合南京林业大学破译红花油茶遗传密码

油茶（Oil-tea Camellia）是全球四大油用树种之一，一般是指山茶属（Camellia）植物中种子含油量高的多种油茶树的总称。油茶籽油（山茶油）富含不饱和脂肪酸和多种有益于人类健康的次级代谢物，被称为“东方橄榄油”。油茶基因组较大且主栽品种常为多倍体，对重要经济性状的形成及分子调控机制缺乏分子生物学基础平台，限制了分子育种进程，亟待可参考的基因组信息。红花油茶（Camellia chekiangoleosa）作为我国油茶主栽种之一，表现为高籽油率、高油酸及油脂富含角鲨烯等三萜化合物；尤其具有“春华秋实”的花果不同期生殖特征和稳定二倍体（2n=30）、杂合度相对较低（1.75%）的遗传特点，是油茶研究的理想模式种（图1）。

图1 红花油茶物种特征

近日， 江西省林业科学院油茶团队联合南京林业大学曹福亮院士创新团队在国际学术顶级期刊 《园艺研究》（Horticulture Research， 国际园艺类期刊排名第一，中科院1 区，影响因子6.793）在线发表了题为“The reference genome of Camellia chekiangoleosa provides insights into Camellia evolution and tea oil biosynthesis”的论文。 论文成果在全球范围首次破译了红花油茶遗传密码， 是目前全球质量最高的染色体级别油茶基因组， 期刊编审认为本论文成果具有跨时代的里程碑意义（This genome will be a milestone in the researches of oil tea plant.It will boost the R&D in this area,indeed.）。

该研究利用三代测序技术PacBio HiFi 并辅助Hi-C 染色体构象捕获技术在全球首次成功获得了红花油茶高质量染色体级别基因组， 组装基因组2.73 Gb，scaffold N50 高达185.30 Mb；红花油茶基因组中重复序列约2.16 Gb，占基因组的79.09%; 结合从头预测、同源蛋白信息以及转录组数据共注释了64 608个高可信度基因（图2）。 同时，研究较为系统地绘制了山茶油不饱和脂肪酸（图3）与三萜类活性成分的生物合成途径及其基因簇（图4），发现红花油茶基因组中三萜类生物合成的基因家族发生了显著性扩张，其萜烯合成酶基因成簇分布。 该研究工作为山茶属基因组的适应性进化与油茶籽油脂代谢提供了新的见解，为油茶遗传改良奠定了重要的理论基础。

图2 红花油茶基因组特征

图3 茶油不饱和脂肪酸生物合成途径

图4 红花油茶萜类合成途径基因族分布

江西省林业科学院温强研究员为论文第一通信作者， 南京林业大学曹福亮院士和徐立安教授分列第二、三通信作者。

论文共同第一作者为南京林业大学胥猛教授、 江西省林业科学院黄彬助理研究员及南京林业大学硕士毕业生申腾飞。 江西省林业科学院龚春研究员、南京林业大学倪州献讲师以及周鹏燕博士也参与了本研究。本研究相关工作得到国家自然科学基金（31860179、31260184）、江西省重点研发计划（20201BBF61003、20161BBF60122）、江西省自然科学基金（20151BAB204030）等项目的资助。