茶學(xué)學(xué)科發(fā)展報(bào)告

1、茶樹種質(zhì)資源研究進(jìn)展一、引言種質(zhì)資源是開展茶樹種質(zhì)創(chuàng)新、育種和新產(chǎn)品開發(fā)的重要基礎(chǔ)，茶葉科技創(chuàng) 新和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展離不開豐富多樣的種質(zhì)資源。茶樹種質(zhì)資源是茶學(xué)學(xué)科的重 要組成之一。茶原產(chǎn)中國，在復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境條件下，經(jīng)過長期演化和選擇形成了豐富多 樣的茶樹種質(zhì)資源，包括野生茶樹、地方品種、選育品種、品系和遺傳材料等。 我國高度重視茶樹種質(zhì)資源的收集、保存和保護(hù)工作，專門建立了國家種質(zhì)杭州 茶樹圃和勐海分圃，作為茶樹資源的永久保存基地。近年來，茶樹種質(zhì)資源存量 不斷增加，資源管理基本實(shí)現(xiàn)了信息化，資源鑒定評價(jià)逐步從表型深入到分子水 平，研究水平不斷提高。二、學(xué)科式展現(xiàn)狀和進(jìn)展（一）發(fā)展現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)

2、茶樹資源的收集、保存與保護(hù)我國茶樹種質(zhì)資源的收集起始于2 0世紀(jì)5 0年代，但有組織、有計(jì)劃、大 規(guī)模的收集工作集中在2 0世紀(jì)8 0-9 0年代，當(dāng)時(shí)曾對從云南、四川、貴州、廣 西、廣東、湖南、福建和海南等茶葉主產(chǎn)區(qū)的野生資源和地方品種等進(jìn)行了較全 面的考察收集1 。近年來，茶樹資源的收集主要靠科研人員的自發(fā)需求，但收 集手段和方法有了較大改進(jìn)，如全球衛(wèi)星定位儀（GPS）、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝 像機(jī)、便攜式電腦的應(yīng)用使資源考察及信息的采集更加準(zhǔn)確、可靠。通過不間斷 的收集，截至2 0 0 9年年底國家種質(zhì)杭州茶樹圃和勤海分圃已收集保存各類茶 組植物資源近3 0 0 0份，其中，約10 %為野生

3、資源、6 0 %為地方品種、3 0 % 為選育品種和育種材料。此外，在各省市茶葉研究所分散保存的茶樹種質(zhì)資源約 有4 0 0 0份（含部分重復(fù)保存的資源）。茶樹資源以遷地保存和保護(hù)為主。在保存方式上，除植株形式外，還有室內(nèi) 營養(yǎng)體保存、DNA庫等輔助保存形式。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所利用組培技 術(shù)在室內(nèi)保存了 200余份野生及瀕危茶樹資源，利用超低溫冷藏方式保存了 600余份各地茶樹資源的DNA樣本。近年來，各級地方政府逐漸開始關(guān)注茶 樹原生境保護(hù)的問題。2005年，云南省人民政府辦公廳下發(fā)了關(guān)于加強(qiáng)古 茶樹資源保護(hù)管理的通知(云政辦發(fā)2 0 0 5 J 9 4號)，從政策上對野生茶樹原 生境

4、保護(hù)給予了支持。2008年，福建省啟動(dòng)了茶樹品種資源保護(hù)項(xiàng)目，浙江 省啟動(dòng)了龍井群體種和媽坑種的原生境保護(hù)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的實(shí)施對促進(jìn)地方資 源的遺傳多樣性保護(hù)具有重要意義。茶樹資源的鑒定與評價(jià)茶樹種質(zhì)資源的分類演化。中國是茶樹的原產(chǎn)地，野生資源豐富多樣。 對這些資源進(jìn)行分類是開展資源鑒定和編目的基礎(chǔ)。在茶樹分類學(xué)研究中，早期 主要以葉、花、果等形態(tài)學(xué)性狀為依據(jù)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生物化學(xué)分 析、染色體核型分析、子包粉顯微形態(tài)分析和DNA分子標(biāo)記技術(shù)等逐步得到應(yīng) 用2，為茶組植物種的分類提供了更充分的依據(jù)，茶組植物的種通過歸并逐步 得到簡化，從原有的40多種和變種歸并為1 2種6變種飛再到

5、5種和2變種4 。 目前，茶樹的分類學(xué)研究已呈現(xiàn)出形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子系統(tǒng)學(xué)等多 學(xué)科交叉的現(xiàn)象。茶樹的形態(tài)演變和時(shí)空演化規(guī)律是茶樹種質(zhì)資源學(xué)科的重要問題。通過對大 量野生資源和栽培茶樹的形態(tài)學(xué)觀察，關(guān)于形態(tài)演化基本形成了如下共識，即存 在樹型從喬木型到灌木型、花冠從大到小、子房從5室到3室、果實(shí)從大到小的 演變規(guī)律3，4 。但關(guān)于茶樹的起源中心和演變路徑還缺乏明確的認(rèn)識。20 世紀(jì)8090年代，根據(jù)資源考察的結(jié)果，曾提出滇東南5J或滇、桂、黔毗鄰地 區(qū)3J為茶樹的起源中心。在地理演化上，根據(jù)地區(qū)間暗烯指數(shù)的多樣性分布， 推測出四條可能的地理演變途徑6，但由于地區(qū)間樣本數(shù)量不平衡，樣

6、本代表 性不足等問題，結(jié)論難以令人信服。最近，根據(jù)E ST- S SR分子標(biāo)記對國內(nèi) 各地區(qū)資源的遺傳多樣性分析結(jié)果，推測茶樹在中國沿海路或水路傳播的可能 性較大7 。由于茶樹起源演化屬于基礎(chǔ)研究，目前這方面的研究投入不足， 因此進(jìn)展緩慢。鑒定評價(jià)方法和技術(shù)。茶樹種質(zhì)資源的鑒定評價(jià)是優(yōu)異資源發(fā)掘和利 用的基礎(chǔ)。形態(tài)學(xué)、生理生化、細(xì)胞學(xué)、解剖學(xué)和分子生物學(xué)等多種技術(shù)手段在 茶樹種質(zhì)鑒定中均得到了應(yīng)用1 。近年來，為了提高種質(zhì)鑒定評價(jià)的效果和 效率，在鑒定評價(jià)方法的標(biāo)準(zhǔn)化、核心種質(zhì)構(gòu)建和分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用研究上取得了較大的進(jìn)展。1）鑒定評價(jià)方法和技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。長期以來，茶樹資源的鑒定評價(jià)缺乏 統(tǒng)一

7、的描述性狀、鑒定方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不同單位采用的性狀描述、鑒定技術(shù)方 法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)各異，使鑒定數(shù)據(jù)缺乏可比性，影響了國內(nèi)不同單位之間資源數(shù)據(jù) 信息的共享。2005年，農(nóng)作物種質(zhì)資源技術(shù)規(guī)范叢書茶樹種質(zhì)資源描述規(guī) 范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)町的出版以及農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/ T 1 3 1 2 - 2 0 0 7農(nóng)作物種質(zhì) 資源鑒定技術(shù)規(guī)程茶樹 9 J的發(fā)布對我國茶樹種質(zhì)資源的鑒定評價(jià)具有指導(dǎo) 和規(guī)范作用。（茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對茶樹種質(zhì)保存、鑒定和 評價(jià)的1 10個(gè)描述術(shù)語進(jìn)行了定義，制定了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、性狀鑒定的質(zhì)量控制方 法和性狀分級標(biāo)準(zhǔn)；而（NY/T 1 3 1 2 - 2 0 0 7農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒

8、定技術(shù)規(guī)程茶 樹則對茶樹的64個(gè)重要性狀的鑒定方法進(jìn)行了規(guī)范。2）核心種質(zhì)構(gòu)建。建立茶樹核心種質(zhì)庫是提高資源鑒定和發(fā)掘效率的重要 策略。中國農(nóng)科院茶葉研究所對茶樹初級核心種質(zhì)構(gòu)建的最佳取樣策略開展了 研究，確定了以茶區(qū)一對數(shù)比例一聚類取樣的初級核心種質(zhì)的取樣策略1 0，I l，采用該取樣策略構(gòu)建了中國茶樹初級核心種質(zhì)，共5 3 2份資源，占全部資 源的2 0 %，涵蓋了99.7%的表型變異類型。通過分子標(biāo)記對其中4 1 4份資 源的鑒定和篩選，初步構(gòu)建了含有3 6 0份資源的中國茶樹核心種質(zhì)庫1 1。 茶樹核心種質(zhì)庫的構(gòu)建有助于加快優(yōu)異種質(zhì)和基因的發(fā)掘，便于優(yōu)異資源的育種 利用。3）分子標(biāo)記成

9、為鑒定評價(jià)的重要工具。 分子標(biāo)記技術(shù)已成為茶樹資源鑒 別、遺傳多樣性、親緣關(guān)系、分子系統(tǒng)學(xué)等研究的重要工具:1 2 。在茶樹上應(yīng) 用的標(biāo)記類型逐步由原來的隨機(jī)顯性標(biāo)記RAP D、AF LP和I S SR等開始向錨 定的共顯性標(biāo)記S SR技術(shù)轉(zhuǎn)變。近兩年S SR標(biāo)記的開發(fā)和利用已成為研究重點(diǎn)， 特別是隨著公共核酸數(shù)據(jù)庫中茶樹eDNA序列的不斷增加，茶樹EST-SSR標(biāo) 記的開發(fā)成為研究熱點(diǎn)1 3 1 6 ，公開發(fā)表的ESTSSR引物有100對以上，但 遠(yuǎn)遠(yuǎn)還不能滿足茶樹遺傳分析的需要。在國內(nèi)，中國農(nóng)科院茶葉研究所基于茶 樹新梢和幼根eDNA文庫的自行測序結(jié)果17-18與公共數(shù)據(jù)庫資源，開發(fā)了 E

10、 ST- S SR標(biāo)記3 5 0余對，已應(yīng)用于不同省區(qū)茶樹遺傳多樣性的比較分析1 9- 2 1，今后將利用這些自主開發(fā)的標(biāo)記重點(diǎn)開展茶樹資源遺傳多樣性、遺傳演化、 關(guān)聯(lián)分析等研究。茶樹基因芯片研制成功為今后高通量地開展茶樹基因鑒定提供 了技術(shù)支持2飛將促使茶樹優(yōu)異資源發(fā)掘由表型轉(zhuǎn)入到基因型時(shí)代。（3）茶樹資源的共享與利用。如何發(fā)揮我國茶樹資源的優(yōu)勢，促進(jìn)其在茶 樹育種、新產(chǎn)品開發(fā)及基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域的應(yīng)用，提高利用效率，是近年來資源、 工作的重要內(nèi)容。1）標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的建立。根據(jù)植物種質(zhì)資源共性描述規(guī)范川和茶 樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，按照統(tǒng)一規(guī)范的性狀描述方法、鑒定評價(jià)方 法和質(zhì)量控制方

11、法，開展種質(zhì)資源、信息的整理和整合，建立了基于網(wǎng)絡(luò)查詢的 茶樹種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫，包括編目數(shù)據(jù)庫、共性數(shù)據(jù)庫、特性數(shù)據(jù)庫和圖像數(shù)據(jù)庫。2）茶樹種質(zhì)資源共享平臺(tái)的初步建立。2008年，由國家種質(zhì)杭州茶樹圃 牽頭，聯(lián)合云南、廣東、廣西、重慶和貴州等?。ㄊ?、區(qū)）級茶樹資源保存單位， 開展了茶樹種質(zhì)資源共享平臺(tái)建設(shè)。通過平臺(tái)建設(shè)，各參與單位依據(jù)統(tǒng)一的資源 描述符和鑒定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)開展資源數(shù)據(jù)信息的整理，通過整合將數(shù)據(jù)導(dǎo)入統(tǒng)一的數(shù) 據(jù)庫，促進(jìn)資源信息的整合和共享。通過平臺(tái)的有效運(yùn)作，將有更多的單位參與， 進(jìn)而可整合全國的茶樹資源人才隊(duì)伍，建立全國茶樹資源考察收集、保存、保護(hù) 和鑒定協(xié)作網(wǎng)，為進(jìn)一步深入茶樹資源研

12、究創(chuàng)造了有利條件。（二）重大進(jìn)展我國茶樹資源存量不斷增加，資源保護(hù)得到重視九五至十一五期間國家科技部基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)、植物種質(zhì)資源共享平臺(tái) 建設(shè)及農(nóng)業(yè)部農(nóng)作物種質(zhì)資源、保護(hù)項(xiàng)目的實(shí)施，為國家種質(zhì)杭州茶樹圃及副海 茶樹分圃的茶樹種質(zhì)資源收集、保存提供了資金保障。15年間共收集各類茶樹 資源近千份，引進(jìn)國外資源上百份，國家圃的資源保存量達(dá)到了近3 0 0 0份。 在地方政府的支持下，省級茶葉研究機(jī)構(gòu)如廣東省農(nóng)科院茶葉研究所、福建省農(nóng) 科院茶葉研究所等省級資源圃的保存量均超過了 1 0 0 0份。資源鑒定評價(jià)逐步深入到分子水平除形態(tài)學(xué)、農(nóng)藝學(xué)等表型鑒定外，分子標(biāo)記已成為種質(zhì)鑒定的重要工具?；?于我國茶

13、樹核心種質(zhì)，借助E ST- S SR分子標(biāo)記對我國不同地區(qū)和類型的茶樹遺 傳多樣性進(jìn)行分析飛初步探明了我國茶樹資源遺傳多樣性空間分布的特點(diǎn)，即 遺傳多樣性從茶樹原產(chǎn)地云南由南向北、由西向東遞減，這為深入研究我國茶樹 遺傳演化的地理路徑提供了參考依據(jù)。不同類型茶樹資源的遺傳多樣性比較顯 示，野生茶樹的遺傳多樣性高于地方品種和選育品種，這說明在栽培馴化和人工 選擇壓力下，栽培茶樹的遺傳多樣性水平有所下降。研究還表明7，中國茶樹 資源存在明顯的遺傳結(jié)構(gòu)，茶樹的遺傳多樣性主要源于茶樹群體內(nèi)的遺傳差異， 群體間的遺傳差異對整體遺傳多樣性的貢獻(xiàn)較少，這對今后茶樹資源的收集保存 工作具有理論指導(dǎo)意義。通過資

14、源鑒定評價(jià)，近年來發(fā)掘了一批優(yōu)異基因資源，如具低咖啡堿、高茶 氨酸、高EGCG24、高EGCG3Me 25、抗茶橙癭螨26、抗黑刺粉虱27 等 性狀的茶樹種質(zhì)，這些資源是今后開展茶樹育種的重要材料。除優(yōu)異資源發(fā)掘 外，近期更借助關(guān)聯(lián)分析技術(shù)，開展重要性狀相關(guān)的等位基因位點(diǎn)鑒定28。初 步研究表明，茶樹自然群體中存在較廣泛的位點(diǎn)連鎖不平衡現(xiàn)象，因此基于自然 群體，開展分子標(biāo)記與茶樹重要性狀的關(guān)聯(lián)分析具有可行性。通過對選育品種的 E S T- S SR基因分型，在位點(diǎn)連鎖不平衡和群體結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，初步鑒定出 了與葉片長度、咖啡堿含量顯著關(guān)聯(lián)的DNA分子標(biāo)記7，該研究結(jié)果有利于促 進(jìn)今后茶樹資源

15、優(yōu)異等位基因的鑒定、發(fā)掘和育種利用。資源管理基本實(shí)現(xiàn)了信息化、網(wǎng)絡(luò)化根據(jù)植物種質(zhì)資源共性描述規(guī)范和茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定的描述符和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立了茶樹種質(zhì)資源共性數(shù)據(jù)庫和特性數(shù)據(jù)庫。截至 2 0 0 9年年底，共性數(shù)據(jù)庫共包含了 2 2 0 0份茶樹資源的收集、保存和基本特 性等描述信息，特性數(shù)據(jù)庫共包含了 1 5 0 0份茶樹資源的形態(tài)、品質(zhì)、抗性等1 00多個(gè)描述符的數(shù)據(jù)信息。另外，還建立了茶樹資源圖像數(shù)據(jù)庫，日前有6 0 0 余份資源的圖像資料。這些數(shù)據(jù)庫部分已在多年生和無性繁殖作物種質(zhì)資源信息 網(wǎng)(h t t p : / / www . z i y u a n p u .

16、 n e t . en)運(yùn)行，并與中國作物種質(zhì)資源信息 系統(tǒng)(http: / /iegr. eaas. net. en/)鏈接。茶樹特異種質(zhì)的利用產(chǎn)生了較大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益國家種質(zhì)杭州茶樹圃每年向全國科研、教育和生產(chǎn)單位分發(fā)資源保持在10 0份左右，這些資源被廣泛用于育種、基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品開發(fā)，有力地促進(jìn)了國家 和省部級重點(diǎn)科研項(xiàng)目的實(shí)施，支持了茶產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。特異資源的開發(fā)和利 用已成為當(dāng)前促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。云南紫娟茶的開發(fā)就是一個(gè)成功的 例子。紫娟作為一種紫芽茶資源，紫芽、紫葉、紫莖，茶湯水色亦為紫色， 香氣郁香獨(dú)特，花青素量含約為一般紅芽茶的3倍，其降壓效果優(yōu)于云南大葉種 茶29

17、，并已獲得了植物新品種權(quán)保護(hù)。用紫娟茶葉制作的普再茶風(fēng)味獨(dú)特， 其市場價(jià)值是普通普再茶的數(shù)倍，已展現(xiàn)出巨大的市場潛力。浙江黃金芽等新 梢黃化（白化）特異茶樹品種的開發(fā)也很成功。該茶樹的新梢金黃或白化、氨基酸 含量甚高叫，市場潛力巨大，加工的茶葉頗受消費(fèi)者歡迎。湖南地方品種保靖 黃金茶的育種利用和生產(chǎn)開發(fā)同樣產(chǎn)生了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益3 1，利用該 地方群體資源選育出一批優(yōu)異的新品系，創(chuàng)制的黃金茶產(chǎn)品獲得了國家地理標(biāo) 志農(nóng)產(chǎn)品，茶農(nóng)的畝產(chǎn)值上萬元。同時(shí)，低咖啡堿、高E GCG、高茶氨酸、花 香型等特異資源的開發(fā)利用也是日前茶樹資源利用的研究重點(diǎn)。（三）國內(nèi)外比較分析茶樹收集與保存中國是茶樹的原產(chǎn)

18、國，茶樹種質(zhì)資源豐富多樣，特別是野生資源，類型多、 分布廣，遺傳多樣性水平明顯高于其他產(chǎn)茶國。中國保存的茶樹資源數(shù)量多，類 型最豐富，但從國外引進(jìn)的資源較少。日本比較重視國外資源的引進(jìn)，從中國、 印度、越南、斯里蘭卡等產(chǎn)茶國家引進(jìn)了大量的茶樹資源，收集的資源已超過了 6 8 0 0份。近年來，印度、肯尼亞、斯里蘭卡等產(chǎn)茶國也開始注重國外種質(zhì)（特 別是中國茶樹）的引進(jìn)，以擴(kuò)充本國茶樹資源的遺傳基礎(chǔ)。與國外相比，我國在 茶樹種質(zhì)資源基因多樣性上占有明顯優(yōu)勢，但收集其他國家的茶樹種質(zhì)較少。茶樹種質(zhì)鑒定與發(fā)掘在鑒定技術(shù)上，除更注重準(zhǔn)確可靠的表型鑒定技術(shù)和方法外，分子標(biāo)記技術(shù) 的開發(fā)和應(yīng)用在國內(nèi)外均比較

19、普遍。除中國外，日本和印度在微衛(wèi)星標(biāo)記的開發(fā) 和利用方面也取得了重要進(jìn)展。日本科學(xué)家從茶樹新梢eDNA文庫中已開發(fā)3 40 多對S SR引物序列;而印度則通過公共核酸數(shù)據(jù)庫中eDNA序列的搜索和鑒定， 從中開發(fā)出6 1對S SR引物序列1 6 J 0 SSR標(biāo)記的開發(fā)對今后開展茶樹資源鑒 別、遺傳多樣性、系統(tǒng)分類、遺傳作用和優(yōu)異基因等位點(diǎn)的鑒定等研究具有重要 意義。優(yōu)異種質(zhì)的發(fā)掘主要集中在抗逆性、抗病蟲、功能成分等一些與育種和生產(chǎn) 相關(guān)的重要性狀上。但不同國家針對種質(zhì)的特殊需求，在種質(zhì)發(fā)掘的重點(diǎn)上有所 區(qū)別。日本重點(diǎn)鑒定和發(fā)掘抗寒、抗灰疫病、抗桑盾階、高氮素利用效率、低咖 啡堿、高稀有兒茶素CEGCG-3-3-o-methyl）及花香型資源；印度重點(diǎn)開展抗茶 餅病、抗蝸、抗霜凍、耐水淹資源的鑒定和發(fā)掘；肯尼亞重點(diǎn)開展抗旱種質(zhì)的篩 選。而我國則主要針對早生、高香型、耐寒、抗病蟲茶樹開展鑒定和發(fā)掘。三、學(xué)科展望（一）加強(qiáng)茶樹資源收集和保護(hù)的基礎(chǔ)理論研究要積極開展國外茶樹資源的收集和引進(jìn)工作