茶学学科发展报告

1、茶树种质资源研究进展一、引言种质资源是开展茶树种质创新、育种和新产品开发的重要基础，茶叶科技创 新和产业可持续发展离不开丰富多样的种质资源。茶树种质资源是茶学学科的重 要组成之一。茶原产中国，在复杂的生态环境条件下，经过长期演化和选择形成了丰富多 样的茶树种质资源，包括野生茶树、地方品种、选育品种、品系和遗传材料等。 我国高度重视茶树种质资源的收集、保存和保护工作，专门建立了国家种质杭州 茶树圃和勐海分圃，作为茶树资源的永久保存基地。近年来，茶树种质资源存量 不断增加，资源管理基本实现了信息化，资源鉴定评价逐步从表型深入到分子水 平，研究水平不断提高。二、学科式展现状和进展（一）发展现状与动态

2、茶树资源的收集、保存与保护我国茶树种质资源的收集起始于2 0世纪5 0年代，但有组织、有计划、大 规模的收集工作集中在2 0世纪8 0-9 0年代，当时曾对从云南、四川、贵州、广 西、广东、湖南、福建和海南等茶叶主产区的野生资源和地方品种等进行了较全 面的考察收集1 。近年来，茶树资源的收集主要靠科研人员的自发需求，但收 集手段和方法有了较大改进，如全球卫星定位仪（GPS）、数码照相机、数码摄 像机、便携式电脑的应用使资源考察及信息的采集更加准确、可靠。通过不间断 的收集，截至2 0 0 9年年底国家种质杭州茶树圃和勤海分圃已收集保存各类茶 组植物资源近3 0 0 0份，其中，约10 %为野生

3、资源、6 0 %为地方品种、3 0 % 为选育品种和育种材料。此外，在各省市茶叶研究所分散保存的茶树种质资源约 有4 0 0 0份（含部分重复保存的资源）。茶树资源以迁地保存和保护为主。在保存方式上，除植株形式外，还有室内 营养体保存、DNA库等辅助保存形式。中国农业科学院茶叶研究所利用组培技 术在室内保存了 200余份野生及濒危茶树资源，利用超低温冷藏方式保存了 600余份各地茶树资源的DNA样本。近年来，各级地方政府逐渐开始关注茶 树原生境保护的问题。2005年，云南省人民政府办公厅下发了关于加强古 茶树资源保护管理的通知(云政办发2 0 0 5 J 9 4号)，从政策上对野生茶树原 生境

4、保护给予了支持。2008年，福建省启动了茶树品种资源保护项目，浙江 省启动了龙井群体种和妈坑种的原生境保护项目，这些项目的实施对促进地方资 源的遗传多样性保护具有重要意义。茶树资源的鉴定与评价茶树种质资源的分类演化。中国是茶树的原产地，野生资源丰富多样。 对这些资源进行分类是开展资源鉴定和编目的基础。在茶树分类学研究中，早期 主要以叶、花、果等形态学性状为依据，随着科学技术的不断发展，生物化学分 析、染色体核型分析、子包粉显微形态分析和DNA分子标记技术等逐步得到应 用2，为茶组植物种的分类提供了更充分的依据，茶组植物的种通过归并逐步 得到简化，从原有的40多种和变种归并为1 2种6变种飞再到

5、5种和2变种4 。 目前，茶树的分类学研究已呈现出形态学、生物化学、细胞学和分子系统学等多 学科交叉的现象。茶树的形态演变和时空演化规律是茶树种质资源学科的重要问题。通过对大 量野生资源和栽培茶树的形态学观察，关于形态演化基本形成了如下共识，即存 在树型从乔木型到灌木型、花冠从大到小、子房从5室到3室、果实从大到小的 演变规律3，4 。但关于茶树的起源中心和演变路径还缺乏明确的认识。20 世纪8090年代，根据资源考察的结果，曾提出滇东南5J或滇、桂、黔毗邻地 区3J为茶树的起源中心。在地理演化上，根据地区间暗烯指数的多样性分布， 推测出四条可能的地理演变途径6，但由于地区间样本数量不平衡，样

6、本代表 性不足等问题，结论难以令人信服。最近，根据E ST- S SR分子标记对国内 各地区资源的遗传多样性分析结果，推测茶树在中国沿海路或水路传播的可能 性较大7 。由于茶树起源演化属于基础研究，目前这方面的研究投入不足， 因此进展缓慢。鉴定评价方法和技术。茶树种质资源的鉴定评价是优异资源发掘和利 用的基础。形态学、生理生化、细胞学、解剖学和分子生物学等多种技术手段在 茶树种质鉴定中均得到了应用1 。近年来，为了提高种质鉴定评价的效果和 效率，在鉴定评价方法的标准化、核心种质构建和分子标记技术的应用研究上取得了较大的进展。1）鉴定评价方法和技术的标准化。长期以来，茶树资源的鉴定评价缺乏 统一

7、的描述性状、鉴定方法和评价标准，不同单位采用的性状描述、鉴定技术方 法和评价标准各异，使鉴定数据缺乏可比性，影响了国内不同单位之间资源数据 信息的共享。2005年，农作物种质资源技术规范丛书茶树种质资源描述规 范和数据标准町的出版以及农业行业标准NY/ T 1 3 1 2 - 2 0 0 7农作物种质 资源鉴定技术规程茶树 9 J的发布对我国茶树种质资源的鉴定评价具有指导 和规范作用。（茶树种质资源描述规范和数据标准对茶树种质保存、鉴定和 评价的1 10个描述术语进行了定义，制定了数据标准、性状鉴定的质量控制方 法和性状分级标准；而（NY/T 1 3 1 2 - 2 0 0 7农作物种质资源鉴

8、定技术规程茶 树则对茶树的64个重要性状的鉴定方法进行了规范。2）核心种质构建。建立茶树核心种质库是提高资源鉴定和发掘效率的重要 策略。中国农科院茶叶研究所对茶树初级核心种质构建的最佳取样策略开展了 研究，确定了以茶区一对数比例一聚类取样的初级核心种质的取样策略1 0，I l，采用该取样策略构建了中国茶树初级核心种质，共5 3 2份资源，占全部资 源的2 0 %，涵盖了99.7%的表型变异类型。通过分子标记对其中4 1 4份资 源的鉴定和筛选，初步构建了含有3 6 0份资源的中国茶树核心种质库1 1。 茶树核心种质库的构建有助于加快优异种质和基因的发掘，便于优异资源的育种 利用。3）分子标记成

9、为鉴定评价的重要工具。 分子标记技术已成为茶树资源鉴 别、遗传多样性、亲缘关系、分子系统学等研究的重要工具:1 2 。在茶树上应 用的标记类型逐步由原来的随机显性标记RAP D、AF LP和I S SR等开始向锚 定的共显性标记S SR技术转变。近两年S SR标记的开发和利用已成为研究重点， 特别是随着公共核酸数据库中茶树eDNA序列的不断增加，茶树EST-SSR标 记的开发成为研究热点1 3 1 6 ，公开发表的ESTSSR引物有100对以上，但 远远还不能满足茶树遗传分析的需要。在国内，中国农科院茶叶研究所基于茶 树新梢和幼根eDNA文库的自行测序结果17-18与公共数据库资源，开发了 E

10、 ST- S SR标记3 5 0余对，已应用于不同省区茶树遗传多样性的比较分析1 9- 2 1，今后将利用这些自主开发的标记重点开展茶树资源遗传多样性、遗传演化、 关联分析等研究。茶树基因芯片研制成功为今后高通量地开展茶树基因鉴定提供 了技术支持2飞将促使茶树优异资源发掘由表型转入到基因型时代。（3）茶树资源的共享与利用。如何发挥我国茶树资源的优势，促进其在茶 树育种、新产品开发及基础研究等领域的应用，提高利用效率，是近年来资源、 工作的重要内容。1）标准化网络数据库的建立。根据植物种质资源共性描述规范川和茶 树种质资源描述规范和数据标准，按照统一规范的性状描述方法、鉴定评价方 法和质量控制方

11、法，开展种质资源、信息的整理和整合，建立了基于网络查询的 茶树种质资源数据库，包括编目数据库、共性数据库、特性数据库和图像数据库。2）茶树种质资源共享平台的初步建立。2008年，由国家种质杭州茶树圃 牵头，联合云南、广东、广西、重庆和贵州等省（市、区）级茶树资源保存单位， 开展了茶树种质资源共享平台建设。通过平台建设，各参与单位依据统一的资源 描述符和鉴定评价标准开展资源数据信息的整理，通过整合将数据导入统一的数 据库，促进资源信息的整合和共享。通过平台的有效运作，将有更多的单位参与， 进而可整合全国的茶树资源人才队伍，建立全国茶树资源考察收集、保存、保护 和鉴定协作网，为进一步深入茶树资源研

12、究创造了有利条件。（二）重大进展我国茶树资源存量不断增加，资源保护得到重视九五至十一五期间国家科技部基础性工作专项、植物种质资源共享平台 建设及农业部农作物种质资源、保护项目的实施，为国家种质杭州茶树圃及副海 茶树分圃的茶树种质资源收集、保存提供了资金保障。15年间共收集各类茶树 资源近千份，引进国外资源上百份，国家圃的资源保存量达到了近3 0 0 0份。 在地方政府的支持下，省级茶叶研究机构如广东省农科院茶叶研究所、福建省农 科院茶叶研究所等省级资源圃的保存量均超过了 1 0 0 0份。资源鉴定评价逐步深入到分子水平除形态学、农艺学等表型鉴定外，分子标记已成为种质鉴定的重要工具。基 于我国茶

13、树核心种质，借助E ST- S SR分子标记对我国不同地区和类型的茶树遗 传多样性进行分析飞初步探明了我国茶树资源遗传多样性空间分布的特点，即 遗传多样性从茶树原产地云南由南向北、由西向东递减，这为深入研究我国茶树 遗传演化的地理路径提供了参考依据。不同类型茶树资源的遗传多样性比较显 示，野生茶树的遗传多样性高于地方品种和选育品种，这说明在栽培驯化和人工 选择压力下，栽培茶树的遗传多样性水平有所下降。研究还表明7，中国茶树 资源存在明显的遗传结构，茶树的遗传多样性主要源于茶树群体内的遗传差异， 群体间的遗传差异对整体遗传多样性的贡献较少，这对今后茶树资源的收集保存 工作具有理论指导意义。通过资

14、源鉴定评价，近年来发掘了一批优异基因资源，如具低咖啡碱、高茶 氨酸、高EGCG24、高EGCG3Me 25、抗茶橙瘿螨26、抗黑刺粉虱27 等 性状的茶树种质，这些资源是今后开展茶树育种的重要材料。除优异资源发掘 外，近期更借助关联分析技术，开展重要性状相关的等位基因位点鉴定28。初 步研究表明，茶树自然群体中存在较广泛的位点连锁不平衡现象，因此基于自然 群体，开展分子标记与茶树重要性状的关联分析具有可行性。通过对选育品种的 E S T- S SR基因分型，在位点连锁不平衡和群体结构分析的基础上，初步鉴定出 了与叶片长度、咖啡碱含量显著关联的DNA分子标记7，该研究结果有利于促 进今后茶树资源

15、优异等位基因的鉴定、发掘和育种利用。资源管理基本实现了信息化、网络化根据植物种质资源共性描述规范和茶树种质资源描述规范和数据标准 规定的描述符和数据标准，建立了茶树种质资源共性数据库和特性数据库。截至 2 0 0 9年年底，共性数据库共包含了 2 2 0 0份茶树资源的收集、保存和基本特 性等描述信息，特性数据库共包含了 1 5 0 0份茶树资源的形态、品质、抗性等1 00多个描述符的数据信息。另外，还建立了茶树资源图像数据库，日前有6 0 0 余份资源的图像资料。这些数据库部分已在多年生和无性繁殖作物种质资源信息 网(h t t p : / / www . z i y u a n p u .

16、 n e t . en)运行，并与中国作物种质资源信息 系统(http: / /iegr. eaas. net. en/)链接。茶树特异种质的利用产生了较大的社会和经济效益国家种质杭州茶树圃每年向全国科研、教育和生产单位分发资源保持在10 0份左右，这些资源被广泛用于育种、基础研究和产品开发，有力地促进了国家 和省部级重点科研项目的实施，支持了茶产业的持续发展。特异资源的开发和利 用已成为当前促进茶产业发展的重要内容。云南紫娟茶的开发就是一个成功的 例子。紫娟作为一种紫芽茶资源，紫芽、紫叶、紫茎，茶汤水色亦为紫色， 香气郁香独特，花青素量含约为一般红芽茶的3倍，其降压效果优于云南大叶种 茶29

17、，并已获得了植物新品种权保护。用紫娟茶叶制作的普再茶风味独特， 其市场价值是普通普再茶的数倍，已展现出巨大的市场潜力。浙江黄金芽等新 梢黄化（白化）特异茶树品种的开发也很成功。该茶树的新梢金黄或白化、氨基酸 含量甚高叫，市场潜力巨大，加工的茶叶颇受消费者欢迎。湖南地方品种保靖 黄金茶的育种利用和生产开发同样产生了较好的社会和经济效益3 1，利用该 地方群体资源选育出一批优异的新品系，创制的黄金茶产品获得了国家地理标 志农产品，茶农的亩产值上万元。同时，低咖啡碱、高E GCG、高茶氨酸、花 香型等特异资源的开发利用也是日前茶树资源利用的研究重点。（三）国内外比较分析茶树收集与保存中国是茶树的原产

18、国，茶树种质资源丰富多样，特别是野生资源，类型多、 分布广，遗传多样性水平明显高于其他产茶国。中国保存的茶树资源数量多，类 型最丰富，但从国外引进的资源较少。日本比较重视国外资源的引进，从中国、 印度、越南、斯里兰卡等产茶国家引进了大量的茶树资源，收集的资源已超过了 6 8 0 0份。近年来，印度、肯尼亚、斯里兰卡等产茶国也开始注重国外种质（特 别是中国茶树）的引进，以扩充本国茶树资源的遗传基础。与国外相比，我国在 茶树种质资源基因多样性上占有明显优势，但收集其他国家的茶树种质较少。茶树种质鉴定与发掘在鉴定技术上，除更注重准确可靠的表型鉴定技术和方法外，分子标记技术 的开发和应用在国内外均比较

19、普遍。除中国外，日本和印度在微卫星标记的开发 和利用方面也取得了重要进展。日本科学家从茶树新梢eDNA文库中已开发3 40 多对S SR引物序列;而印度则通过公共核酸数据库中eDNA序列的搜索和鉴定， 从中开发出6 1对S SR引物序列1 6 J 0 SSR标记的开发对今后开展茶树资源鉴 别、遗传多样性、系统分类、遗传作用和优异基因等位点的鉴定等研究具有重要 意义。优异种质的发掘主要集中在抗逆性、抗病虫、功能成分等一些与育种和生产 相关的重要性状上。但不同国家针对种质的特殊需求，在种质发掘的重点上有所 区别。日本重点鉴定和发掘抗寒、抗灰疫病、抗桑盾阶、高氮素利用效率、低咖 啡碱、高稀有儿茶素CEGCG-3-3-o-methyl）及花香型资源；印度重点开展抗茶 饼病、抗蜗、抗霜冻、耐水淹资源的鉴定和发掘；肯尼亚重点开展抗旱种质的筛 选。而我国则主要针对早生、高香型、耐寒、抗病虫茶树开展鉴定和发掘。三、学科展望（一）加强茶树资源收集和保护的基础理论研究要积极开展国外茶树资源的收集和引进工作