湖南茶树杂交育种研究四十年

李赛君，段继华，雷 雨，黄飞毅，康彦凯，罗 意，董丽娟，丁 玎，陈宇宏

（湖南省农业科学院茶叶研究所，国家茶树改良中心 湖南分中心，农业部茶树及茶叶加工科学观测实验站，湖南 长沙 410125）

现代作物种质创新和品种选育途径很多，如引种、选择育种、诱变育种、杂交育种、倍性育种及生物技术育种等[1-2]，其中杂交是茶树种质创新和品种选育最经济和最有效的手段，也是研究遗传理论的重要方法之一。

20世纪七十年代末至今四十年，湖南省茶叶研究所等单位几代育种人长期致力于茶树杂交育种理论探讨、育种新材料创制和新品种选育。其中，湖南省茶叶研究所育成碧香早[3]、茗丰[4]、玉绿[5]和玉笋[6]等13个茶树新品种和一批品（株）系，占湖南省育成茶树杂交品种（14个）的92.86%和湖南省全部育成品种（32个）的40.63%。碧香早、茗丰、玉笋等品种因其制茶品质优异与适应性强，在湖南、山东、河南、湖北、广西等省被大面积引种，面积近4万hm2。本文分两个阶段（1979～2008年和2009～2019年）总结四十年来湖南茶树杂交育种研究工作，以期为今后茶树杂交育种工作提供参考。

1 前三十年（1979～2008年）研究工作

1.1 优良特异资源收集[7]

从20世纪五十年代开始，湖南省茶叶研究所便开展了湖南茶树种质资源考察和收集工作。1979年，原农牧渔业部启动“第一次全国农作物种质资源普查与收集行动”。在本次行动中，湖南省茶叶研究所共收集茶树资源275份，其中地方群体种112个、单株68个、野生单株（群体）73个、选育品种（系）17个、引进品种2个、近缘植物1个、茶的代用植物2个，收集腊叶标本322份，照片195份，分析样茶144个；探明了江华苦茶原产地分布范围及其演变关系，阐明了江华苦茶是乔木型茶树进化为灌木型茶树的过渡类型。1993～2008年，对湘西州保靖县黄金茶资源进行了调查和收集，共收集保靖黄金茶种质资源269份。

到2008年止，湖南省茶叶研究所共收集、保存湖南省境内茶树资源863份，包括山茶科山茶属茶组植物的大厂茶、大理茶和茶等3个种及白毛茶和阿萨姆茶等2个变种，此外还保存了1份山茶属近缘植物（猪婆茶）。这些宝贵的种质资源，为茶树杂交育种理论研究和新品种选育提供了丰富的种质材料。

1.2 杂交授粉技术研究[8-10]

1.2.1 花粉生活力与贮藏

采用离体萌发法测定了不同贮藏条件下保靖黄金茶1号等4个茶树品种的花粉生活力。结果表明，不同品种花粉贮藏力不同，低温干燥有利于花粉活力的保持，加干燥剂处理条件下室温、4℃、-20℃分别可保持 7 d、20～30 d 和 30～40 d，未加干燥剂则分别为1～3 d、10 d和20～30 d。父母本花期不遇或从外地引进优异品种资源花粉时，可将采集的花粉用羊皮纸袋包好，放入加有干燥剂的密封容器内，并根据需要分别采用常温、4℃冷藏或-20℃冷冻保存。

为进行远距离、不同亚种间的杂交育种，从云南、广西等省引进39个优良茶树品种花粉，共作组合59个。结果表明，不论邮寄或直接携带的花粉，路途经历3～11 d，花粉仍有一定的生活力（发芽率3.2%～64.28%），结实率平均为21.0%（0.64%～53.0%），获得了一批地理上远距离的亚、变种之间杂交的生活力很强的F1代。

1.2.2 杂交授粉方法

1979～1985年，对去雄授粉套袋、不去雄授粉套袋、蕾白期不去雄不套袋人工授粉及不同花龄授粉等杂交授粉技术开展研究，结果表明：相同组合的结实率，去雄授粉套袋＜不去雄授粉套袋＜蕾白期不去雄不套袋人工授粉；相同条件下，父本相同、母本不同，组合结实率与雌蕊长度负相关（r=-0.6455），但未达显著水平；相同条件下，母本相同，父本不同，组合结实率高低与父本花粉发芽率成正相关，但这种正相关的程度不一，可以推论组合结实率不仅在于父本花粉生活力，也与母本及其组合亲和力有关；茶花在蕾白期、初开期和盛（全）开期三种花龄授粉试验结实率为初开期＞蕾白期＞盛（全）开期，柱头早熟现象品种间差异极大，做遗传研究采用去雄套袋方法的组合，必须在蕾白期进行；茶花去雄后立即授粉，比第一天去雄第二天授粉既省工省力，结实率也高。

同种植物不同变种或品种，由于其细胞、遗传和生理等的差异，配子间的亲和力有很大差异。为克服远缘杂交或品种间杂交不亲和性，可采用特殊的授粉方法，如混合花粉授粉等。利用混合花粉授粉方法，可以在同一个母本品种上同时获得多个单交组合，后代是多组合的混合群体，分离类型较单交丰富，有利于选择。1980年，湖南省茶叶研究所以省级茶树良种湘波绿为母本，取国家级茶树良种槠叶齐、福鼎大白茶、龙井43和白毫早等4个品种的等量混合花粉为父本，杂交授粉获得一批杂交后代。以这批F1代材料中79个单株为研究对象，应用AFLP分子标记技术和茶树育种中常用的优株选择方法对其进行研究，结果表明，混合花粉授粉的茶树杂交F1代较单一父本杂交的分离度更大，产生新的变异类型更多，认为混合授粉法可以提高杂交的可孕性，改变亲本间的亲和力，为品种与种质创新提供更多可能途径。1981年，湖南省茶叶研究所以薮北为母本，福鼎大白茶、龙井43、湘波绿和槠叶齐等4个品种的混合花粉为父本，育成了国家级良种玉绿和省级良种玉笋；以福建水仙为母本，涟茶2号和英红2号混合花粉为父本，育成了优质红茶专用省级良种湘红2号；以湘波绿为母本，高芽齐、古蔺牛皮茶、云大72-04和福云7号等4个品种混合花粉为父本，育成优质大叶省级良种潇湘1号。

1.3 孕性研究[11]

1987～1989年，湖南省茶叶研究所选用福鼎大白茶、槠叶齐、龙井43、福云7号、水仙72-03、水仙72-04、毛蟹、歌乐茶、政和大白茶、佛手与辐高136等品种（系），开展茶树品种孕性研究。结果表明，茶树的孕性可以分为3种类型：第1种类型为自然杂交和人工杂交都有较强的结实力，雌雄性功能正常，作父母本都行，作母本更适宜，如槠叶齐、龙井43和福鼎大白茶；第2种类型为自然杂交和人工杂交都有一定的结实能力，但结实率低，而花粉生活力较强，雌雄性功能基本正常，作父本最适宜，如云南大叶种；第3种类型为自然杂交结实率低或基本不结实，雌雄性器官（或二者之一）有功能性障碍，属不孕类型，如歌乐茶、佛手、政和大白茶、毛蟹、水仙72-03和水仙72-04。

1.4 杂交亲和性[12-13]

1978～1987年，湖南省茶叶研究所根据亲缘关系、地理分布和不同经济性状（叶形、芽叶性状、抗性、结实性等），选用云南亚种47个（云南变种31个、川黔变种1个、皋芦变种10个、阿萨姆变种5个）和武夷亚种22个（武夷变种3个，江南变种19个）共69个国内外优良茶树品种作为亲本，选配杂交组合385个，广泛开展茶树亚种和变种间杂交及少量变种内品种间杂交组合亲和力研究。结果表明，武夷亚种作杂交母本亲和力强，结实率高，其中江南变种比武夷变种亲和力更强，更普遍，结实率更高，更适宜作母本；云南亚种中，无论哪一个变种作母本，亲和力都差，结实率低，不宜作母本；云南亚种与武夷亚种作父本，杂交组合都有一定的亲和力，但云南亚种作父本组合亲和力比武夷亚种强，结实率高，作父本更好。

1.5 F1代主要品质性状遗传规律[14]

对茶树杂交F1代的发酵性、茶多酚含量、芽叶颜色、芽叶茸毛、萌芽期和叶尖等6个品质性状的遗传传递性进行研究探讨，认为芽叶发酵性的相对遗传力视杂交组合不同而异，但多为正向部分显性；茶多酚和萌芽期的相对遗传力多为正向部分显性；芽叶颜色的遗传很大程度地倾向母本；芽叶茸毛的相对遗传力负向超显性；叶尖指数的相对遗传力一般为负向部分显性，但大叶种F1代呈正向显性和正向部分显性。

1.6 茶树产量潜力早期鉴定[15]

对茶树分枝角度与产量性状相关关系的研究认为，茶树分枝角度在40o～75o范围内，角度越大，产量潜力越大；分枝大的茶树，扦插育苗成活率高，生长快；分枝角度与茶苗高度呈显著正相关（r=0.9486）；分枝角度大的茶树，树幅也大，二者呈中等正相关 （r=0.2896）；分枝角度大的茶树分枝数较多，二者呈显著正相关（r=0.6437）；分枝角度大的茶树，幼龄期生长快，定型修剪时剪下的枝叶也多，二者呈中等正相关（r=0.6657），与产量呈中等正相关（r=0.7262）。发芽密度与茶叶产量呈极显著正相关（r=0.82）。扦插茶苗高度与茶叶产量呈正相关（r=0.709）；扦插茶苗高度与着叶数呈极显著正相关（r=0.979）；扦插茶苗（整株）风干重与茶叶产量呈显著正相关（r=0.863）。移栽后一年的茶树定型修剪枝叶重与茶叶产量呈极显著正相关（r=0.95）。

1979～2008年，湖南省茶叶研究所共育成碧香早、茗丰、福毫、湘红1号、湘红2号等人工杂交品种5个，尖波黄13号、高芽齐、槠叶齐12号等自然杂交品种3个，79-9-5、79-6-16、79-28-6和79-27-17等杂交品系4个[16-25]（表1）。1986年，“湖南省茶树资源调查研究”获湖南省科技进步四等奖；1998年，“茶树新品种茗丰”获省科技进步三等奖；2000年，“茶树新品种选育与推广”获省科技进步二等奖；2003年，“早生优质绿茶品种碧香早”获省科技进步二等奖。

2 近十年（2009～2019年）研究进展

2.1 优良特异资源收集[7]

2015年，农业农村部（原农业部）启动“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”，湖南省属于第一批实施该项目的4个省份之一，茶被列为该行动的调查和收集的作物之一。在本次行动中，湖南省茶叶研究所普查了省内14个市（州）105个农业县（市、区），系统调查13个市（州）的24个农业县（市、区），并对茶树种质资源较丰富的几个农业县（市、区）进行专项调查和收集。共收集茶树种质资源165份，其中收到普查县征集上交茶树资源46份，涉及25个县（市、区）；系统调查和收集茶树种质资源119份。

表1 湖南省选育的茶树杂交良种和品系（人工和自然）Table 1 Hybrid varieties and strains of tea plants selected in Hunan Province(artificial and natural)

目前，湖南省茶叶研究所种质资源圃占地面积超过4 hm2，共保存收集和创制的资源1735份，其中包括湖南地方特色茶树资源城步峒茶、江华苦茶、汝城白毛茶、安化云台山种、保靖黄金茶及一些畸变型资源，如涟源奇曲等。

2.2 分子标记辅助育种[26-29]

2.2.1 遗传多样性和亲本遗传距离评估

不同生态型、不同地理来源和不同亲缘关系的品种，由于亲本间的遗传基础差异大，杂交后代的分离比较广，易于选出性状超越亲本和适应性较强的新品种。湖南省茶叶研究所利用33对多态性SSR引物对来自全国15个省（市）及日本（薮北种）和印度（阿萨姆茶）的84个茶树品种进行亲缘关系和遗传多样性分析，结果表明：参试品种具有较高的遗传多样性，聚类分析结果显示供试品种亲缘关系，阿萨姆茶等6个品种各自形成了单独的分支，其余78个品种聚成1个大类群，在平均相似系数0.54处，这个大类群又可分为6个亚类群，为杂交育种组合选配提供了科学依据。

2.2.2 多父本杂交后代亲本鉴定

采用EST-SSR标记对用混合花粉授粉法育成的“玉绿”和“玉笋”的母本和4个可能父本进行分析，参试材料的相似系数和亲缘关系树状图在分子水平上推测湘波绿可能是玉绿的父本，而玉笋的父本还有待进一步验证；对潇湘1号及其母本和4个可能父本进行分析，参试材料的相似系数和亲缘关系树状图在分子水平上显示，古蔺牛皮茶与其亲缘关系最近，可能为其父本。

2.2.3 育种材料早期选择

利用24对EST-SSR引物对祁门种群体后代66个单株和安徽1号进行遗传多样性分析，结果表明，在相似系数平均值0.50处，将所有供试材料分为六大类：第Ⅰ类包括44个祁门种单株和安徽1号，占总数的67.17%，是祁门种的核心类群；第Ⅱ类包括7个单株；第Ⅲ类包括11个单株；第Ⅳ包括2个单株；第Ⅴ和第Ⅵ类分别各有1个单株，说明这几个单株的遗传背景与其他单株存在较大差异。历经10年的多次选择，66个单株入选为优良单株的仅有9个，其中7个在第Ⅰ类核心群内，编号65（2011-11-76） 在第Ⅲ类，编号为 52（2011-11-64’） 在第Ⅴ类。2019年，采夏茶第一轮一芽二叶鲜叶制红条茶样，对这些优良单株进行品质鉴定，感官审评中2011-11-64’内质得分排第2（红茶样品总数69个），表现优异。初步证明了“在一个群体品种种群内与核心群体差异较大的有性单株有可能是生产上需要的优良材料”[30]的理论，为育种材料的早期选择提供了思路。

2.3 杂交育种早期鉴定方法探讨[31-33]

为缩短茶树育种时间，提高育种效率，湖南省茶叶研究所从F1代苗期选择、品质和发酵性等方面探讨了茶树育种早期鉴定方法，为茶树育种早期鉴定提供了思路。

2.3.1 茶树实生苗苗期选择方法

以不同品种及杂种一代F1初选优良单株为对象，采用皮氏积矩相关系数法对2398株一年生实生茶苗进行株高、茎粗、分枝数和叶片数等4个性状进行茶树实生苗数量性状相关关系研究。结果表明，参试材料分枝数与叶片数呈极显著正相关，建议在实生苗苗圃鉴定与筛选时，用株高、茎粗与分枝数三个数量性状来综合选择优良单株是可行且高效的。同时提出“一种茶树一年生实生苗生长势综合评价方法”获国家发明专利。

杂交F1代是一个分离的高度异质的群体，大部分不符合育种目标，必须在一定条件下采用恰当的方法选择出符合育种目标的新种质。但茶树人工杂交种子结实率低，材料珍贵，选择时比资源后代可稍稍放宽要求，尤其是对亲本特色优异的F1代，以免错过有潜质的育种材料。如2012年湖南省茶叶研究所以八仙茶和黄金茶2号为亲本，采用人工杂交方法，所得杂交F1代单株2012-6-62-1实生苗幼龄期鉴定过程中，其生长势调查结果多次表现均为“下”（苗期鉴定以“优、良、中、下、差”确定单株生长势等级，凡“下”和“差”者均予以淘汰），但考虑到双亲均为优异高香资源特保留下来，2019年经制茶品质鉴定，发现其香气、滋味独具特色，具品质型品种选育潜力（表2）。

2.3.2 茶树实生苗性状与产量的相关性

对一年生实生茶树主要数量性状与其6年生单株产量间的相关性和通径分析结果表明，茶苗株高、茎粗、分枝数、叶片数对6年生单株产量的影响顺序为叶片数＞分枝数＞株高＞茎粗。提出在初选优良单株时高产株型不能只注重株高和茎粗，而更应该注重有良好分枝能力和叶片数较多的株型。

2.3.3 茶树芽叶颜色与发酵性能相关关系

以云南大叶种、安徽祁门种和安化云台山种实生后代的129个优良单株为材料，探讨芽叶颜色与发酵性能相关关系。试验初步结果认为，夏季芽叶颜色为黄绿色的优良单株选育出优良红茶品种的几率较大。

2.4 茶树双无性系品种选育[34-35]

双无性系杂交是茶树杂种优势利用的一个重要途径。从经科学选择过的无性繁殖系组合的杂交中利用其杂种优势，可选育出具有无性系优点又同时具有实生苗优点（经济有效年龄长、衰老周期长、抗寒抗旱能力强、根系扎得深等特点）的品种直接应用于生产。即以采种园的形式，将优选的无性系作为母本与不同无性系父本杂交，以培养双杂交生长势旺盛的形态学上均匀的有性繁殖系的品种。双无性系品种种子因为发生了两性细胞结合而导致的基因重组，个体间遗传背景不完全一致，蕴藏着丰富的遗传信息。国外，印度很注重推广茶树双无性系后代，已育成24个双无性系品种并推广应用；印度尼西亚茶农种植实践证明，一些优良品种的茶籽和无性系一样好。

表2 黄金茶2号等品种杂交F1代绿茶感官审评结果Table 2 Sensory evaluation results of F1hybrid green tea of Huangjincha No.2 and other varieties

湖南省茶叶研究所通过10余年的连续筛选鉴定，选育出S-4、S-6和S-8等3个双无性系品种，并在湘中、湘北、湘西与湘南等四个地点分别布置适应性试验。结果表明，3个双无性系品种的出苗率、生长势、抗性和适应性均较对照品种保靖黄金茶1号（亲本之一）优，出苗率最高达96.61%（S-6，吉首）。

2.5 杂交新种质创制[36-38]

2009～2019年，在探讨杂交育种理论的同时，依据亲本“特色突出，性状互补”及遗传差异中等或中等偏上等原则，湖南省茶叶研究所杂种优势利用课题组采用“广泛配组，定向选择”的方法，选用福鼎大白茶、铁观音和保靖黄金茶1号等骨干亲本选配杂交组合374个，获得杂交F1代14525株。参照《茶树种质资源描述规范》对F1代从物候期、生长势、产量、无性繁殖能力、抗性及制茶品质等方面进行多年数次鉴定，筛选出杂交F1代优良单株955个，平均选择率为6.70%（表3）。

2009～2019年，湖南省共育成玉绿、玉笋、潇湘1号和湘波绿2号等4个人工杂交品种及湘妃翠1个自然杂交品种（表1）及新品（株）系一批。2010年，“薮北种创新与玉绿、玉笋新品种选育”获省科技进步二等奖；2018年，“高香优质大叶茶树新品种潇湘1号选育与推广”获湖南省农科院科技进步一等奖；2019年，“名优绿茶与低氟高品质黑茶兼用型茶树新品种湘波绿2号选育与应用”获湖南省农科院科技进步一等奖和中国茶叶学会科学技术二等奖。

表3 2009～2019年杂交F1优株选择率Table 3 Selection rate of Hybrid F1excellent plants from 2009 to 2019

3 研究设想

四十年来，湖南茶树杂交育种研究工作虽然取得了一定成绩，但因育种手段和方法仍以传统方法为主，早期鉴定技术仍然停留在传统方法及数据的积累上，与中国农科院茶叶研究报及其他省份兄弟所的同类研究比较仍有较大差距，尤其是在茶树主要性状的遗传规律、分子设计和辅助育种等方面。未来，湖南茶树杂交育种应重点加强以下方面的研究：

一是加强茶树育种基础理论研究。重点加强控制茶树品质、抗性、株型等重要农艺性状的遗传规律和关联基因的调控机制研究，为实现优质、高抗、高产、高肥效和适宜机采等目标性状的定向育种和分子育种奠定基础。

二是加强分子辅助育种技术探索。借鉴其他作物在分子辅助育种和转基因育种等方面成功的经验，加强茶树分子辅助育种技术探索，提高茶树资源优异性状关联基因的挖掘效率，采用常规育种与分子育种相结合的聚合育种途径，创制更多聚合多种优异性状的种质，以期获得突破性品种。

三是重视国内外种质资源的收集。实践证明，国外优异种质与国内优异种质相结合是培育具有突破性新品种的重要途径之一。针对湖南茶树种质资源国外资源特别少的情况，争取通过多种方法加强国外资源收集，扩大和丰富湖南茶树种质资源遗传基础，为新品种选育提供更多的育种材料。