Ученые расшифровали ДНК чая — это может помочь избежать надвигающегося кризиса

Самый популярный в мире напиток (после воды) находится под угрозой. Изменение климата угрожает таким основным культурам, как пшеница, кукуруза и рис, а его влияние на чай только начинает изучаться. Ранние исследования показывают, что урожайность чая в некоторых частях Азии может снизиться до 55% из-за засухи или чрезмерной жары, а его качество также падает.

Интенсивное использование пестицидов и химических удобрений на чайных плантациях привело к деградации почв со средней годовой скоростью 2.8%. Это также вызывает химический сток в водоемы, что создает серьезные проблемы для здоровья человека и окружающей среды.

Однако надежда появилась после того, как ученые из Куньминского института ботаники при Китайской академии наук секвенировали полный геном чая. Создание точной карты последовательности ДНК закладывает основу для извлечения всей генетической информации, необходимой для селекции и ускорения разработки новых сортов чайного растения. Это также может помочь улучшить вкус и питательную ценность напитка.

В частности, полный геном чайного дерева раскрывает генетическую основу устойчивости чая к стрессам окружающей среды, устойчивости к вредителям и болезням, вкуса, урожайности и качества. Это позволит селекционерам более точно создавать лучшие сорта чая с более высокой урожайностью и эффективным использованием воды и питательных веществ. При этом можно будет расширить генетическое разнообразие чайных растений, улучшив общее здоровье популяции.

Это также важная веха для науки, поскольку дает более глубокое понимание сложной эволюции и функций ключевых генов, связанных с устойчивостью к стрессу, вкусом чая и адаптацией.

Новый геном чая очень велик — в нем почти 37 000 генов, что более чем в четыре раза больше генома кофейного растения. Процесс эволюции путем естественного отбора уже помог чайному растению развить сотни генов, связанных с устойчивостью к стрессу от засухи и болезней.

Эти гены действуют как молекулярные маркеры, которые ученые могут идентифицировать при отборе растений для селекции. Это позволит им быть увереннее, что следующее поколение растений будет обладать желаемыми генами и признаками, ускоряя процесс селекции. Секвенирование генома также открывает возможность использования технологий генетической модификации (ГМ) для включения или усиления желаемых генов (или отключения нежелательных).

Те же принципы можно использовать для повышения питательной или лекарственной ценности определенных сортов чая. Последовательность генома включает гены, связанные с биосинтезом — производством белков и ферментов, участвующих в создании соединений, которые делают чай таким приятным, таких как флавоноиды, терпены и кофеин. Они тесно связаны с ароматом, вкусом и качеством чая, поэтому использование методов генетической селекции может помочь улучшить вкус и сделать чай более ароматным или питательным.

Например, можно удалить из чайного растения гены биосинтеза кофеина, чтобы помочь выведению сортов с низким содержанием кофеина или без него. Одновременно усиливая определенные соединения, можно сделать чай полезнее для здоровья и разработать совершенно новые вкусы, чтобы сделать чай без кофеина более привлекательным.

По состоянию на 2014 год в коммерческих целях выращивалось около 5.56 млн тонн чая на площади более 3.8 млн гектаров. Его огромное культурное значение, а также экономическая ценность означают, что обеспечение устойчивого будущего для чая жизненно важно для миллионов людей. Таким образом, первое успешное секвенирование генома чая — это решающий шаг к тому, чтобы сделать чайные растения более устойчивыми, урожайными и вкусными перед лицом серьезных экологических проблем.