源远流长的茶叶，早在公元前三世纪便记载于中国史料中。公元四、五世纪开始，中国已用茶叶与邻近国家交流，到了唐朝 (公元 618-907 年)，茶叶普及为中国的大众化饮品。茶叶透过陆路与海陆交易逐渐传遍了欧陆，17 世纪末流行到英国，更在英国发扬光大成为下午茶文化。漫长的茶叶史，从中国出发，影响了 30 亿人口的饮茶习惯，并串起欧亚的人类历史，成为世界上最具经济与文化价值的含咖啡因饮品之一。如此重要的经济作物，人们却才刚刚开始了解它的基因奥秘。茶树，是继咖啡与可可之后被破解基因密码的世界第三大饮料植物。
中国科学院昆明植物研究所高立志研究员所带领的团队，经过五年长时间的茶树研究，终于在今年五月号的美国期刊《分子植物》(Molecular Plant) 上，宣告完成山茶树“云抗 10 号”(Yunkang 10) 茶种，超过 3 百万对碱基，3GB 的庞大基因组定序与解析，这是人类第一次拼凑出茶树基因的完整图谱。为了注释茶树基因组，研究人员必须针对叶、花、种子和幼苗各个部位的茶树组织进行 RNA 定序。 他们在茶树基因组中共鉴定出近 37,000 个蛋白质编码基因，发现茶树基因的重复序列高达 80.9%。此研究还比对了 25 种茶树间的主要特征成分，包含影响茶叶苦涩滋味的儿茶素、和决定是否适合制成茶叶的茶氨酸和咖啡因，以了解茶树间彼此间的区别与适应周遭环境的能力异同。
高立志和他的研究团队发现，茶树基因组包含许多长的末端重复序列以及谱系特异性基因扩增，长末端重复序列约占了三分之二的茶树基因组，其中大多数属于 TL001 家族中的 Ty3 /gypsy LTR 反转录转座子。大型茶树基因组的扩大是由于 LTR 反转录转座子扩增长期且缓慢的积累而成。茶树基因组至今已经历了两次全基因组重复事件，最近的一次导致黄酮与萜类化合物的基因家族的扩大，基因家族的扩张是谱系分裂和表型多样化的重要驱动因素，茶树基因家族的明显变化，影响范围有茶叶的风味品质和气候适应性，也说明了不同分支逐渐演化的过程。
研究人员还深入了解茶树如何获得咖啡因的基因编码。 虽然茶树与咖啡和可可植物拥有共同的祖先，但在茶叶中，咖啡因合成由 SAM 依赖性 N – 甲基转移酶介导 (SAM-dependent N-methyltransferases)。 研究团队在茶中鉴定出了 13 种这样的 NMT 基因，不同于咖啡的 23 和可可的 21 种 NMT 基因。这些 NMT 基因的系统发育分析说明了，茶树分化后独立发展其咖啡因生产能力。咖啡因生物合成途径平行独立演化的结果，还强化了茶树的咖啡因成为一种有益防御疾病的化合物。
茶树基因组全貌的揭露，有助于后续相关研究的发展。因为从茶树基因组图谱可以看出茶树栽培的历程，也显示出调配不同风味茶种的可能方法。接下来，科学家有许多可发展研究的主题，如观察基因拷贝数的变化如何影响茶叶的品质，更进一步描绘出不同茶树分布到世界各地的遗传演化变迁地图，借此培育与改良出更具风味的新品种茶树，这些或许都是有利于全世界众多品茶人口的研究方向。
延伸阅读：生物时钟与肠道菌有什么关连？参考文献：
1. http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(17)30103-X?_returnURL=http%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS167420521730103X%3Fshowall%3Dtrue
2. https://www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170501141648.htm
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