茶树遗传育种研究动态(2015)

梁月荣　郑新强　陆建良　叶俭慧　赵　东

(浙江大学茶叶研究所，杭州 310058)



茶树遗传育种研究动态(2015)

梁月荣郑新强陆建良叶俭慧赵东

(浙江大学茶叶研究所，杭州 310058)

摘要本文综述了2015年度国内外茶树遗传育种领域的研究动态，包括精准育种鉴定技术开发，功能育种，抗性育种，育种资源收集和开发利用，茶树品种适制性研究和育成茶树新品种等6方面。

关键词茶树育种；功能育种；抗性育种；育种资源；适制性；新品种

茶树遗传育种是茶学研究最重要的领域之一，因为茶叶生产的最基本生产资料——茶树品种是来源于遗传育种的重要成果。可以说，茶树遗传育种的发展和技术现代化是茶产业现代化的前提条件和基础。然而，茶树育种与一般大田作物的育种有很大的区别，其特点是：产量和品质鉴定程序复杂，技术难度大；育种周期长；茶树世代周期长，迄今没有获得纯合体自交后代，以致有性系茶树后代性状分离严重，品种易退化。本文综述了2015年度茶树遗传育种领域的研究动态，以飨读者。

1精准育种鉴定技术开发

开发精准的育种鉴定技术是提高育种效率的根本途径，因此国外茶树育种专家十分注重茶树品种重要性状精准鉴定技术的开发。斯里兰卡研究者为了适应紫色芽叶茶树品种的鉴定，开发了冷冻干燥制样法结合高效逆流色谱技术(新制样法)，能更准确地鉴定茶树品种鲜叶的多酚类和原花色素等重要品质成分。首先，新制样法测定需要的样品数量少至0.20 g，只有传统制样方法(鲜叶直接萃取法，5.00 g)的4%；其次，新制样法的儿茶素类、咖啡因、可可碱和没食子酸等化学成分含量显著高于传统制样方法[1]。第三，分子标记辅助育种是提高鉴定效率的新手段，是利用分子标记与决定目标性状基因紧密连锁的特点，借助检测分子标记的存在与否，即可通过检测目标基因存在情况，进而实现目标性状的选择和鉴定，其特点是准确、快速，而且不随环境条件的变化而变化。茶叶香气的主要成分是挥发性化合物，而且这些挥发性成分多数与糖结合、以水溶性的糖苷形态存在于茶叶，尤其是以樱草糖苷的形式贮存于茶树鲜叶中。茶叶中的2种糖基转移酶CsGT1和CsGT2可以分别通过葡萄糖基化作用和木糖基化作用将游离的挥发性化合物转化为樱草糖苷结合态复合物贮存于茶叶中；CsGT2专一性催化香叶醇基-β-D吡喃葡萄糖苷糖配体的6′-羟基的木糖基化，产生香叶基-β-樱草糖苷；CsGT1和CsGT2的活力高低可以作为茶叶贮藏香气化合物潜在指标。为了鉴定茶树品种鲜叶香气潜能，日本研究者开发了CsGT1和CsGT2等2种同工酶的分子标记，用于高香品种的精准筛选[2]。印度学者开发了银染TE-AFLP分子标记，供育种筛选应用；他们采用双向假测交策略对双无性系((TV1 和TV19)的F1群体TS463构建遗传连锁图谱，发现153个标记中有100个符合1:1分离规律，亲本TV1图谱36个位点、10个连锁群、遗传总长度388.9cM；而亲本TV19则有30个位点11个连锁群、遗传总长度410.7 cM[3]。中国学者利用SLAF-seq技术开发了SNP分子标记，构建了6448个SNP标记的茶树遗传连锁图谱，遗传总长度3,965 cM，位点间平均距离1.0 cM[4]。根据连锁遗传图谱，开发了与茶树经济性状关联的分子标记，为目标育种的精准选择鉴定提供有效的工具。第四，代谢组学技术在茶树品种品质鉴定中得到推广应用，中国学者再用GC/MS结合多变量分析技术，对北方茶树品种鉴定出105种代谢产物，并通过冬季温室生长茶树与自然生长茶树代谢产物的比较发现，自然生长茶树的糖水解衍生物如棉子糖、麦芽糖、葡萄糖和果糖比温室生长的茶树更丰富，而亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、丙氨酸等氨基酸含量则相反。对茶树抗寒性代谢机理有了深入的认识[5]。

2功能育种成为育种新目标

功能育种是近年来国内外的发展方向，即根据功能食品或功能饮料开发需求，以功能成分为主要培养目标的茶树育种。如槲皮素具有降低血压、降血脂、扩张冠状动脉的生理调节功能，日本茶树育种专家通过鉴定发现，‘Saemidori’，‘Sofu’,‘Surugawase’,‘Fukumidori’和‘Asatsuyu’等茶树品种的槲皮素含量明显高于一般品种，茶汤的槲皮苷含量达到110～170 μg/mL，这些品种可以作为功能物质-槲皮素的重要来源，用于开发功能茶食品和茶饮料[6]。印度学者研究表明，茶树品种‘AT’的EGCG含量达到(154.7±4.9)mg/g，其次是品种‘KW’；这些品种加工的茶叶具有很强的清除自由基的能力，是抗氧化功能食品和饮料开发的优质原料[7]。印度、斯里兰卡和日本育种研究者把选择花青素含量高、紫色芽叶的茶树品种作为抗氧化功能育种的目标[8]。甲基化EGCG具有明显的抗过敏作用，是开发抗过敏功能食品和饮料的原料。中国学者从71份茶树品种资源中筛选甲基化EGCG含量高的茶树品种发现，品种之间差异显著，大部分品种没有这种成分，但个别品种的甲基化EGCG含量高达(12.73±0.31)mg/g[9]；并克隆了甲基化EGCG生物合成关键酶基因[10]。

3抗性育种备受关注

由于极端气候出现的频率不断提高，增强茶树品种对环境逆境的抗性显得越来越重要，因而抗性育种也成为各国最重视的育种目标。日本在距离福岛核电站约200km的崎玉县茶园调查发现，不同茶树品种因其叶片形态特征和采摘面叶层厚度的不同，导致品种间茶叶放射性铯浓度存在显著差异，茶叶放射性铯含量水平是‘Fukumidori’品种显著低于‘Yabukita’,‘Sayamakaori’和‘当地群体种’；而Sayamakaori’的茶叶放射性铯含量水平最高，约为‘Fukumidori’的2倍[11]。印度研究者发现，对茶角盲蝽(Helopeltistheivora)抗性强的茶树品种叶背茸毛密度高，并从茶角盲蝽侵食前后叶片基因差异表达谱中筛选出茶角盲蝽诱导的茶树防卫基因标记[12]。肯尼亚研究者发现，在水分亏缺胁迫条件下，茶树叶片脯氨酸含量水平的茶树品种(如‘TRFK 306’,‘TRFCA SFS150’和‘EPK TN14/3’)的抗旱力强，该指标高可以作为茶树抗旱育种筛选的参考指标[13]。

中国江苏学者开发了利用叶片叶绿素荧光特性鉴定茶树抗寒力的方法，发现低温胁迫对茶树叶片的PsⅡ反应中心造成损伤，以致过剩的激发能积累在PsⅡ反应中心，造成茶树叶片光合作用速率降低，在人工低温胁迫情况下，如果茶树叶片叶绿素荧光参数变化小的品种，则具有较强的抗寒力[14]。山东通过人工杂交和诱变技术开展抗寒育种。湖南通过室内病菌接种试验结合田间病害调查，从228份不同茶树种质资源中筛选出抗茶炭疽病的核心种质资源18份[15]。Yue等根据冬季糖代谢相关基因表达强度预测茶树抗寒力，并借助基因表达谱分析茶树品种对茶尺蠖的抗性机理和耐干旱的机理[16-18]。APETALA 2(AP2)/乙烯响应因子(ERF)的表达对茶树受到异常温度胁迫时发挥重要作用，可以作为茶树抗低温能力鉴定参考指标[19]。

4育种资源收集

中国是茶树资源分布数量最多和分布范围最广泛的国家，本年度各个省份茶树品种资源收集和开发利用取得新进展。广东对芦溪、花蕉、上坑、罗坑、上斜和奖公等地的野生茶树资源进行了红茶品质鉴定，发现罗坑野生茶加工的红茶有明显的杏仁香，并带甜香[20]；利用ISSR方法分析凤凰单丛茶资源，将供试材料划分为7大类,发现各大类茶树之间的亲缘关系远近与地理来源没有密切关系，而且与香味类型也不存在必然联系[21]。对广西金秀生野生茶资源进行调查，从野生茶树资源中选育了10余个优良新品系[22]；从广西扶绥姑辽野生茶树资源筛选出30个表现优良的单株，其中氨基酸含量高于5%的单株1株，咖啡因含量高于5%的单株2株，加工红茶呈现蜜香的单株2株，呈现花香的单株2株[23]。福建尤溪县将‘汤川苦竹茶’资源建立了保护名录。贵州挖掘各种类型的野生茶树资源600余份，对‘贵定鸟王茶’、‘都匀毛尖茶’、‘湄潭苔茶’和‘石阡苔茶’等4个茶树群体进行遗传多样性分析[24]。福建根据生化成分变异，将42份武夷名丛聚类划分为3个类群，从中筛选出一批生化成分含量理想和品质优异的单株[25]。利用EST-SSR分析了江苏省镇江市和苏州市茶树资源以及云南省镇沅县千家寨自然保护区内的野生茶树群落，证明野生茶树本身的遗传特性和不同海拔居群所处生境的异质性是形成现有遗传资源分布格局的主要原因[26,27]。贵州对28份茶树资源分析，并将其划分为‘适制绿茶’，‘红绿茶兼制’和‘适制红茶’3大类群，鉴选出高氨基酸特异资源2份、绿茶优良资源9份、红茶优良资源4份[28]。重庆发现当地的茶树资源可以根据茶树花的香型进行分类[29]。在青海省班玛县发现了野生藏茶树资源133.33公顷[30]。

古茶树利用仍然是本年度茶树资源开发利用的热点之一，其中贵州省的古茶树研究尤其活跃，对久安收集42份古茶树资源划分为特大叶类资源1份，中叶类资源23份，小叶类资源11份[31]；对德江县和兴义市茶树资源调查发现5000-8000株古茶树,指出砍伐现象普遍，建议加强保护[32]；同时，鉴定了沿河古茶树加工茶叶的感官品质和化学成分含量；评选出贵州16支“最具推荐价值古茶树茶叶”[33]。云南进一步调查发现，景迈山古茶资源主要是栽培类型，平均树幅3.12 m×2.61 m～4.41 m×4.14 m，平均树高3.49～5.01 m，树型5%为灌木、16%为小乔木、79%为乔木[34]。

5茶树品种适制性研究

品种原料化学成分和适制性检验是品种品质鉴定的主要手段之一。分析表明，构成云南红碎茶香气特征性物质主要是芳樟醇、(E)-2-己烯醛、苯乙醛、香叶醇、反式氧化芳樟醇、雪松醇、水杨酸甲酯、顺式氧化芳樟醇、正己醛、橙花叔醇；云南红茶按照香型可以分为3类：(1)高芳樟醇及香叶醇型，(2)高芳樟醇及其氧化物型，(3)高(E)-2-己烯醛型。广东的分析表明，‘岭头单丛’品种适合制成蜜香型茶叶，而‘红蒂’、‘塌屈后’、‘兄弟仔’3个品系适合制成花香型茶叶[35]。四川比较了‘福选9号’等茶树品种的红茶适制性表明，‘福选9号’、‘梅占’、‘福鼎大白茶’和‘名山131’品质较好[36]。湖南对‘桃源大叶’等主栽茶树品种进行了黑茶适制性研究表明，‘桃源大叶’和‘槠叶齐’适制黑茶[37]。江苏对不同品种的‘金坛雀舌茶’适制性研究表明，‘浙农113’品种的感官品质总分最高[38]。浙江开发了基于芽叶表型性状鉴定茶树品种适制性的方法，鉴定认为品种‘茂绿’加工的‘千岛银针茶’感官品质总分最高[39]；不同品种的黄茶适制性比较表明,‘湘妃翠品质’较好;‘槠叶齐’、‘尖波黄’、‘福大61’、‘桃源大叶’次之;‘沩山种’和‘群’体品种’最差[40]。

6育成新品种

本年度茶树新品种选育获得多项成果。宁波培育的新梢白化茶新品种‘黄金蝉’、‘黄金毫’、‘瑞雪2号’以及中国农业科学院茶叶研究所培育的‘中茶125’、‘中茶211’和‘中茶251’等获得植物新品种权保护证书；浙江省培育的‘景白1号’、‘景白2号’和‘中黄2号’通过浙江省茶树品种审定；四川省培育的‘川茶3号’和江西省培育的“井茗1号”完成了品种比较试验。云南筛选出茶多酚含量>38%的品系1个以及水浸出物含量>50%的品系2个。江西经辐射诱变、有性杂交等方法培育出30余个优良株系[41-44]。这些新品种的培育成功与释放，对名优茶品质提升和新产品开发都将发挥积极作用。

参考文献

1Punyasiri P.A.N., Jeganathan B., Kottawa-Arachchi J.D., Ranatunga M.A.B., Abeysinghe, I. S.B., Gunasekare, M.T. K., Bandara B.M. R. New sample preparation method for quantification of phenolic compounds of tea (CamelliasinensisL. Kuntze):A polyphenol rich plant.JournalofAnalyticalMethodsinChemistry, 2015, 2015: Article ID 964341,1-6.

2Ohgami S.,Ono E., Horikawa M., Murata J., Totsuka K.,Toyonaga H., Ohba Y., Dohra H., Asai T., Matsui K., Mizutani M., Watanabe N., Ohnishi T. Volatile Glycosylation in Tea Plants: Sequential glycosylations for the biosynthesis of aroma beta-primeverosides are catalyzed by two Camellia sinensis glycosyltransferases.PlantPhysiology, 2015, 168: 464-477.

3Devi A.M., Goel S., Misra A.K. Generation of silver stained TE-AFLP markers in tea (Camellia sinensis) and their assessment in filling gaps with construction of a genetic linkage map.ScientiaHorticulturae, 2015,192: 293-301.

4Ma JQ., Huang L., Ma C.L., Jin J.Q., Li C.F., Wang K.R., Zheng H.K., Yao M.Z., Chen L. Large-scale SNP discovery and genotyping for constructing a high-density genetic map of tea plant using specific-locus amplified fragment sequencing (SLAF-seq).PLoSONE, 2015, 10(6): e0128798. doi: 10.1371 /journal. pone.0128798.

5Jiazhi Shen J., Wang Y., Chen C., Ding Z., Hu J., Zheng C., Li Y. Metabolite profiling of tea (CamelliasinensisL.) leaves in winter.ScientiaHorticulturae, 2015, 192: 1-9.

6Monobe M., Nomura S., Ema K., Matsunaga A., Nesumi A., Yoshida K., Maeda-Yamamoto M., Horie H. Quercetin Glycosides-rich Tea Cultivars (CamelliasinensisL.) in Japan.FoodScienceandTechnologyResearch, 2015, 21: 333-340.

7Anand J., Upadhyaya B., Rawat P., Rai N. Biochemical characterization and pharmacognostic evaluation of purified catechins in greentea (Camellia sinensis) cultivars of India. 3BIOTECH, 2015, 5: 285-294.

8Joshi R., Rana A., Gulati A. Studies on quality of orthodox teas made from anthocyanin-rich tea clones growing in Kangra valley, India.FoodChemistry, 2015, 176: 357-366.

9Lv H.P., Yang T., Ma C.Y., Wang C.P., Shi J., Zhang Y., Peng Q.H., Tan J.F., Guo L., Lin Z. Analysis of naturally occurring 3″-Methyl-epigallocatechin gallate in 71 major tea cultivars grown in China and its processing characteristics.JournalofFunctionalFoods, 2014, 7: 727-736.

10Zhang Y., Lv H.P., Ma C.Y., Guo L., Tan J.F., Peng Q.H., Lin Z. Cloning of a caffeoyl-coenzyme A O-methyltransferase from Camellia sinensis and analysis of its catalytic activity.JournalofZhejiangUniversity-ScienceB, 2015, 16: 103-112.

11Kamata A., Honda Y., Miyazaki Y. Effect of the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident on radiocesium distribution in tea fields in Saitama Prefecture: Intercultivar differences.SoilScienceandPlantNutrition, 2015, 61, 212-219.

12Bandyopadhyay T., Gohain B., Bharalee R., Gupta S., Bhorali P., Das S.K., Kalita M.C., Das S. Molecular Landscape of Helopeltis theivora Induced Transcriptome and Defense Gene Expression in Tea.PlantMolecularBiologyReporter, 2015, 33: 1042-1057.

13Maritim T.K., Kamunya S.M., Mireji P., Mwendia C., Muoki R.C., Cheruiyot E.K., Wachira F.N. Physiological and biochemical response of tea [Camellia sinensis (L.) O. Kuntze] to water-deficit stress.JournalofHorticulturalScienceandBiotechnology, 2015, 90: 395-400.

14李庆会,徐辉,周琳,王明乐,朱旭君,房婉萍. 低温胁迫对2个茶树品种叶片叶绿素荧光特性的影响. 植物资源与环境学报，2015，24(2)：26-31.

15周凌云,黄安平,曾振,杨阳,康彦凯,王沅江. 抗茶炭疽病茶树核心种质资源的筛选. 茶叶通讯, 2015, 42(1)：27-30.

16Yue C., Cao H.L., Wang l., Zhou Y.H., Huang Y.T., Hao X.Y., Wang Y.C., Wang Bo., Yang Y.J., Wang X.C. Effects of cold acclimation on sugar metabolism and sugar related gene expression in tea plant during the winter season.PlantMolecularBiology, 2015, 88: 591-608.

17Wang D., Li C.F., Ma C.L., Chen L. Novel insights into the molecular mechanisms underlying the resistance ofCamelliasinensistoEctropisobliqueprovided by strategic transcriptomic comparisonsScientiaHorticulturae, 2015, 192: 429-440.

18Liu S.C., Yao M.Z., Ma C.L., Jin J.Q., Ma J.Q., Li C.F., Chen L. Physiological changes and differential gene expression of tea plant under dehydration and rehydration conditions.ScientiaHorticulturae, 2015, 184: 129-141.

19Wu Z.J., Li X.H., Liu Z.W., Li H., Wang Y.X., Zhuang J. Transcriptome-based discovery of AP2/ERF transcription factors related to temperature stress in tea plant (Camelliasinensis).FunctionalandIntegrativeGenomics, 2015, 15: 741-752.

20王秋霜,刘淑媚,姜晓辉,方华春,操君喜,陈栋. 广东罗坑野生茶树群落红茶香气物质鉴析. 中国农学通报，2015,31(5)：120-126.

21吴清韩,庄东红,朱 慧,赵庆芳,杨培奎,马瑞君. 凤凰单丛茶树资源遗传多样性的ISSR分析. 热带作物学报，2015，36(3)：499-503.

22黄亚辉,卢政通,曾贞,李奇英,刘秋凤,赵文芳,袁思思,吴春兰,赖幸菲.金秀野生茶树资源的特征及开发现状.中国茶叶，2015(7)：22-23.

23赖兆荣,龙启发,邱勇娟,韦柳花,李国政. 广西姑辽野生茶树种质资源系统选育优异单株研究. 现代农业科技,2015(4):53-55.

24鄢东海,刘声传,魏杰,刘红梅,罗显扬,陈元安. 贵州地方茶树品种资源的鉴定与利用.西南农业学报，2015，23：1972-1976.

25王飞权,冯花,王芳,张见明,洪永聪,郑瑜丹,罗盛财.2份武夷名丛茶树资源生化成分多样性分析. 植物遗传资源学报，2015，16(3)：670-676.

26黄晓霞,唐探,姜永雷,冯程程,程小毛.千家寨不同海拔野生茶树的EST-SSR遗传多样性研究.茶叶科学,2015,35(4): 347-353.

27徐礼羿,王丽鸳,虞德飞,朱永良,成浩.镇江及苏州地区茶树资源表型性状和SSR标记的遗传多样性分析.中国茶叶，2015(8)：17-19.

28陈正武,陈娟,龚雪,张小琴.28份贵州茶树种质资源的生化成分多样性分析. 西南农业学报，2015，28：1517-1523.

29曾亮,傅丽亚,罗理勇,马梦君,黎盛. 不同品种和花期茶树花挥发性物质的 主成分和聚类分析.食品科学，2015，36(16)：88-93.

30郭映义.班玛县野生藏茶树资源现状及保护与利用.青海草业，2015，24(2)：38-40.

31龚雪,杨春,郭燕,周顺珍,郑文佳. 贵州久安古茶树资源的分类研究.种子，2015，34(4)56-63.

32陈丽丹,沈世海.德江县古茶树资源调查报告.三农论坛,2015, 32(7):25-25.

33沈强，张小琴，李兰东，贺永龙. 沿河古茶树茶叶的感官品质及化学成分. 贵州农业科学，2015，43(5)：88-90.

34仝佳音,录丽平,马玉清,吕才有.云南景迈山古茶资源现状的调查与分析.安徽农业科学,2015，43(5)：208-210.

35杨盛美,许玫,唐一春,李有勇,宋维希,刘本英,矣兵,蒋会兵. 云南不同茶区茶树种质资源的红碎茶香气成分研究.中国农学通报,2015，31(11)：156-161.

36刘婷婷,齐桂年. 6个茶树品种的红茶适制性研究.食品科学技术学报，2015，33(2)：58-61.

37杨阳,刘振,杨培迪,赵洋,成杨. 8个茶树品种的黑茶适制性研究.茶叶学报, 2015, 56(1)：39-44.

38胡霎飞,杨亦扬,李荣林,王柳松.不同茶树品种加工金坛雀舌茶适制性研究.中国茶叶,2015(5):23-24.

39黄海涛，余继忠，张伟，周铁锋，王贤波，敖 存基于芽叶表型性状的茶树品种适制性研究．浙江农业科学，2015，56(8):1182-1184.

40刘小芳,刘钢,成红云.不同茶树品种黄茶的适制性研究.现代农业科技， 2015(13): 331-333.

41包佐淼. 白化茶树新品种‘景白1号’特征特性及栽培繁殖技术. 中国园艺文摘,2015(7):223-224.

42刘祝安,袁航.茶树新品种‘景白2号’.茶叶,2015,41(2)：81-82,85.

43黄福涛,唐茜,余洪泉,李品武,杨洋. 特早生茶树新品种川茶3号选育报告.种植技术,2015(4):10-24.

44周尔槐,丁金坦,王忠先,赵晓东. 茶树新品种“井茗1号”选育报告.中国茶叶，2015(7)：24-25.

Advances in genetics and breeding of tea plant (2015)

LIANG Yurong,ZHENG Xinqiang,LU Jianliang,YE Jianhui,ZHAO Dong

(Zhejiang University Tea Research Institute,Hangzhou 310058,China)

Key wordsTea breeding; functional breeding; resistive breeding; germplasms; processing suitability; new tea cultivars

AbstractThe advances in tea plant genetics and breeding in China and other countries were reviewed in the present paper. The topics included precision identification of traits in tea breeding,functional breeding,resistive breeding，germplasms collection and utilization,processing suitability of tea cultivars,released new tea cultivars，andetc.

收稿日期：2016-01-15

基金项目：浙江省“十二五”农业重大成果转化工程项目(2012T202-01)资助。

作者简介：梁月荣(1957年-)，博士，从事生物技术与茶资源利用研究。

中图分类号：S571.1;S502

文献标识码：A

文章编号：0577-8921(2016)01-001-05