Page 41 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第5期

第 5 期 房婉萍 等：全基因组关联分析在茶叶研究中的应用进展 35

进步，全基因组序列的公布显著加快了 GWAS 的研 惯相关，并鉴定出调控饮茶习惯相关的基因 AL⁃
究进程。 DH2。另外，Cole等 ［37］ 对 449 210名个体进行问卷调
GWAS 一个明显的缺陷是会出现较高的假阳 查，研究 143 个显著遗传的饮食习惯，共鉴定出与饮
性，即把不与性状相关联的位点划分到关联位点内， 食习惯相关联的814个SNPs位点，其中rs1453548位
使结果中包含有与研究目的不相关的位点。群体结 点与饮茶习惯相关，并在位点附近鉴定出 6个与饮茶
构和个体间的亲缘关系都会导致高假阳性率，降低 相关的基因。通过 GWAS鉴定出与茶叶饮用习惯相
假阳性的方法包括调整多重测试校正的限制错误发 关的遗传位点和调控基因，有利于加深对人类饮茶
现率、调整每个标记的P值以及使用合适的结构化关 习惯基因层面的了解，并能发掘出人类基因新功能。
联方法 ［29］ 。通用线性模型（generalized linear model， 人类健康问题一直是研究者关注的重心，由于
GLM）和混合线性模型（mixed linear model，MLM） 茶有其独特的养身保健功能，所以也一直成为医药
是最基础的结构化关联方法，混合线性模型可以通 和营养研究关注的热点。Malik 等 ［38］ 研究性别、吸
过亲缘关系和群体结构分析的结果减少假阳性。为 烟、饮用盐茶与食管癌之间的全基因组关联分析，发
了提高混合线性模型的运算速率，研究者开发了混 现与食管癌相关的遗传变异位点，鉴定出 PLCE1
合模型关联（EMMA）、分解谱变换线性混合模型 （rs2274223、rs7922612 和 rs3765524 位点）基因型与
（factored spectrally transformed linear mixed models， 吸烟和盐茶摄入以及患食管癌（EC）风险之间的关
FaSTLMM）、全基因组高效混合模型分析（genome- 联。这些饮用盐茶与食管癌的关联位点和调控基
wide efficient mixed model association ，GEMMA）、 因，为医学上研究饮用盐茶和食管癌之间的关系提
压缩混合线性模型（compressed mixed linear model， 供了基因层面的证据，并为进一步了解饮茶和疾病
CMLM)和 富 集 压 缩 混 合 线 性 模 型（enriched com⁃ 之间的关系提供了新的研究方向。
pressed mixed linear model，ECMLM）。虽然上述混 3 GWAS 在茶树生物学研究中的
合线性模型提高了 MLM 的运行速度，但是增加了运
行的负荷，同时也可能增加结果的假阴性，所以要根 应用
据实际情况选择低假阳性、低假阴性和高运算速度 3.1 GWAS 在茶树表型性状研究中的应用
的最佳模型 ［30-31］ 。 1）GWAS 在茶树树型和叶片表型研究中的应
2 GWAS 在茶叶饮用人群特征中的 用。茶树主要生长在热带、亚热带，不同地区、不同
品种的茶树树型和叶片表型差异很大，即使是生长
应用
在同一地区的不同茶树品种的叶片表型差异也较
茶作为三大无酒精饮料之一，具有良好的养生 大。茶树的树型主要分为灌木、小乔木和乔木，树姿
保健功能，其饮用价值一直是研究的热点。对于茶 主要分为直立、半开张和开张，不同地区、不同品种
叶消费习惯的 GWAS研究是社会学研究的热点。虽 的茶树树型和树姿有明显的差异，因此，树型和树姿
然有较多关于茶叶消费习惯的 GWAS 研究，但是并 可作为茶树分类和品种选育的重要依据。Lu 等 ［39］
没有鉴定出与茶叶饮用习惯相关的遗传位点。Tay⁃ 测定了云贵高原古茶树的表型和遗传数据，将茶树
lor 等 ［32］ 、Cornelis ［33］ 和 Zhong 等 ［34］ 都对酒精和非酒 树型、叶形、叶色、叶身等表型数据与遗传数据进行
精饮料（咖啡、茶）的消费习惯与基因型数据进行了 全基因组关联分析，揭示了云贵高原古茶树的多样
GWAS 研究，虽然能够鉴定出与酒或咖啡消费相关 性和进化、驯化机制，系统进化分析结果与主成分分
联的遗传位点，但是并未鉴定出与茶叶消费习惯相 析（PCA）结果一致，将 120 株古茶树主要分为 3 类和
关的遗传位点，可能是调查的人群数量过少或是人 5 个单分支；遗传结构分析进一步将古茶树分为 7 个
群过于集中不具有代表性。然而，仍有部分研究鉴 亚群；研究发现，由于外部自然环境或人工育种的压
定出与饮茶习惯相关的遗传位点。例如，Furukawa 力，古茶树的变异（非同义/同义=1.05）并没有减少；
等 ［35］ 和 Matoba等 ［36］ 分别收集了 12 258和 165 084个 最后，通过整合 GWAS、选择信号和基因功能预测结
日本参与者的茶叶消费习惯和基因型数据，对茶叶 果，鉴定出 4 个候选基因与 3 个叶片性状显著相关，2
消费习惯和基因型数据进行 GWAS 分析，都鉴定出 个候选基因与植物株型显著相关，这些候选基因未
12q24 这一遗传变异位点与日本人群的茶叶饮用习 来可用于茶树的功能鉴定和遗传改良。