Чаепитие — культура и польза
Самые популярные сорта чая — черный чай, зеленый чай, чай Улун, белый чай — все это происходит из листьев вечнозеленых кустарников Camellia sinensis, иначе называемых чайным деревом. Несмотря на огромное культурное и экономическое значение чая, относительно немного известно о кустах за чайными листьями.
Однако первый черновик генома чайного дерева, опубликованный 1 мая в журнале Molecular Plant, может помочь объяснить, почему чайные листья настолько богаты антиоксидантами и кофеином.
Понимание того, как чайное дерево генетически отличается от своих близких родственников, может помочь производителям чая выяснить, что делает Camellia sinensis настолько особенным. Род Camellia содержит более 100 видов — в том числе несколько популярных декоративных садовых растений и C. oleifera, которые производят масло чайного дерева, — но только два основных сорта (C. sinensis var. Assamica и C. sinensis var. Sinensis) выращивают коммерчески для приготовления чая. «Существует много разнообразных вкусов, но таинственность в том, что определяет или что является генетической основой вкусов чая?» Говорит генетик растений Лижи Гао из Института ботаники в Куньмине в Китае.
Предыдущие исследования показали, что чай обязан своим ароматом группе антиоксидантов под названием флавоноиды, молекулы которых, как полагают, помогают растениям выживать в окружающей среде. Один, флавоноид с горьким вкусом, называемый катехином, особенно связан с ароматом чая. Уровни катехинов и других флавоноидов варьируют среди видов Camellia, как и кофеина. Гао и его коллеги обнаружили, что листья C. sinensis не только содержат высокие уровни катехинов, кофеина и флавоноидов, но также имеют несколько копий генов, которые производят кофеин и флавоноиды.
Кофеин и флавоноиды, такие как катехины, не являются белками (и, следовательно, не закодированы непосредственно в геноме), но генетически кодируемые белки в чайных листьях производят их. Все виды Camellia имеют гены для кофеина-и флавоноидов-продуцирующих путей, но каждый вид экспрессирует эти гены на разных уровнях. Это изменение может объяснить, почему листья C. sinensis подходят для приготовления чая, а другие листья видов Camellia — нет.
Гао и его коллеги оценивают, что более половины оснований (67%) в геноме чайного дерева являются частью ретротранспозонных последовательностей или «прыгающих генов», которые много раз копировали и вставляли себя в разные места генома. Большое количество ретротранспозонов привело к резкому увеличению размера генома чайного дерева и, возможно, многих, многих повторений определенных генов, в том числе устойчивых к болезням. Исследователи считают, что эти «расширенные» семейства генов должны помочь чайным деревьям адаптироваться к различным климатам и экологическим стрессам, поскольку чайные деревья хорошо растут на нескольких континентах в широком диапазоне климатических условий. Поскольку большая часть ретротранспозонного копирования и вставки, по-видимому, произошла относительно недавно в эволюционной истории чайного дерева, исследователи теоретизируют, что по крайней мере некоторые из дублирований являются реакциями на культивирование.
Однако эти дублированные гены и большое количество повторяющихся последовательностей также превратили сбор генома чайного дерева в тяжелое сражение. «Наша лаборатория успешно упорядочила и собрала более двадцати геномов растений, — говорит Гао. «Но этот геном, геном чайного дерева, было труднее всего обнаружить».