Специалисты из Поднебесной расшифровали геном чайного растения камелия китайская (Camellia sinensis). Листья этого растения используются для изготовления многих видов чая – зелёного (который, к слову, улучшает память), чёрного, а также улуна.«Существует много различных вкусов, но оставалось тайной, что из себя представляет генетическая основа чая. Используя новые технологии секвенирования, мы работали над исследованием генома чайного дерева, чтобы узнать тайну вкуса чая», — рассказал глава исследовательской группы Личжи Гао (Lizhi Gao) из Института ботаники Куньмина.
Род камелия из семейства чайных насчитывает более сотни различных видов, в том числе к ним относятся декоративные и садовые растения. Однако в коммерческих целях (для производства чая) выращивают лишь Camellia sinensis.
Изучив состав листьев этого растения, исследователи обнаружили, что за характерный чайный вкус отвечают главным образом флаваноиды, а также кофеин. За аромат напитка отвечают антиоксиданты катехины.
Все виды из рода камелия имеют гены, способствующие воспроизводству кофеина и флавоноидов, но каждый вид экспрессирует эти гены на разных уровнях. Именно поэтому для приготовления чая подходят далеко не все виды Camellia.
На расшифровку генома чайного растения ушло более пяти лет, поскольку он невероятно сложен: имеет три миллиарда пар оснований. Для сравнения: он в четыре раза превышает размер генома кофейного растения (который также был расшифрован учёными).
«Наша лаборатория успешно секвенировала более 20 геномов растений, но работа над расшифровкой генома чайного куста была особенно сложной», — прокомментировал исследование профессор Гао.
Секвенирование РНК в различных тканях растения (листьях, цветах, семенах и всходах) позволило определить почти 37 тысяч кодирующих белки генов. Оказалось, что почти 80% генома чайного куста состоит из повторов. Только длинные концевые повторы занимают две трети генома.
Чайное растение, как выяснили учёные из Поднебесной, как минимум дважды подвергалось полногеномной дупликации. В первый раз, вероятно, были затронуты многие двудольные виды растений – не только чай. Вторая дупликация коснулась общего предка растений рода Camellia, и после этого в них значительно возросло число генетических последовательностей, которые кодируют терпеноиды и флавоноиды. Именно благодаря им напиток приобрёл известный сегодня вкус, а чайное растение адаптировалось к различным климатическим условиям.
Результаты исследования будут иметь большое значение не только для генетиков и биологов, но и для производителей чая, которые, опираясь на результаты, смогут усовершенствовать технологию изготовления этого напитка, а также вывести новые сорта.
Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Molecular Plant.