陜西茶樹種質資源研究現狀及展望

丁帥濤 ，任華江 ,，辛 軼 ,江昌俊 ，紀曉明 ,＊,胡 歆 ,＊

（1.陜西蒼山秦茶集團有限公司，陜西 西安 710003；2.咸陽涇渭茯茶有限公司，陜西 咸陽 712044；3.安徽農業大學，安徽 合肥 230036）

茶樹屬山茶科（Theaceae）山茶屬（Camellia）茶種（Camellia sinensis），起源于中國的云南、四川等地，中國是最早發現、栽培茶樹及利用茶葉的國家[1]。茶葉生產利用、品種創新及生物技術研究的重要物質載體是茶樹種質資源，開展茶樹種質資源研究對促進茶葉科技創新及茶產業可持續發展具有重要意義[2-3]。陜西茶區隸屬江北茶區，北屏秦嶺、南倚巴山，栽種茶樹歷史悠久，具有深厚文化底蘊、優勢地緣區域及生態環境等特征，是我國最北部茶區之一，也是我國北方茶區豐產、優質、高抗茶樹種質資源天然基因庫，茶樹種質資源遺傳多樣性極為豐富。

1 陜西茶樹種質資源研究現狀

1.1 分類鑒定

以陜西地方茶樹品種為主的茶樹種質資源調查，發現陜西茶樹種質資源具有顯著的地域性，同時具有眾多優良特性的單株，調查結果代表了當時陜西茶樹種質資源的現狀[4-5]。依據肖永綏[4]、程良斌[5]的調查結果，按照地域分布、栽培歷史及組成類型，可將陜西茶樹種質資源簡要的分為紫陽群體、西鄉大河壩群體、南鄭碑壩群體、寧強廣坪群體、白河歌風群體、山陽漫川群體、苦茶群體七大群體種，其中每個群體種按茶樹生物學特性又可分為若干個品種，紫陽群體種是首批國家級良種之一。胡歆[6]、潘慶[7]、李劍[8]、蔣堃[9]、李瑞[10]、蔣國慶[11]、武艷[12]、陳熙[13]等都一致認同肖永綏[4]、程良斌[5]關于陜西地方茶樹種質資源的調查分類結果。

雖然陜西在茶樹種質資源考察征集、鑒定評價等方面取得了一些進展，但還遠遠滿足不了茶葉產業迅猛發展的需求；同時單純依據茶樹形態特征及群體結構地域性進行茶樹品種的鑒定分類具有一定的局限性。近年來隨著分子生物學技術的發展，以DNA分子標記為標志的分子生物學手段的引入，促進了茶樹種質資源鑒定分類、遺傳多樣性研究、茶樹DNA分子指紋圖譜構建等的發展，使陜西茶樹種質資源的鑒定及分類更具科學性。

1.2 抗寒性研究

陜南茶區隸屬緯度較高的江北茶區，年平均氣溫值較南方茶區低，長期繁衍進化及境內氣候環境變遷孕育了具有豐富遺傳多樣性的茶樹種質資源。境內茶樹種質資源在與低溫環境相互選擇中，可能在一定程度上形成了耐冷脅迫的生物學特性，從而具有了較好的抗寒性。

李劍[8]對陜南18份當地茶樹品種及8份引進品種進行了品種抗寒性鑒定，表明地方茶樹品種具有較高的抗寒性指數，初步推斷陜南當地茶樹品種的抗寒性優于引進品種。李瑞[10]對西北農林科技大學茶葉試驗站的50份茶樹種質資源的抗逆性進行了鑒定評價，發現高抗寒性茶樹品種具有較高水平的SOD及CAT活性，西鄉大河10號具有較好的抗寒性。蔣國慶[11]研究了陜南地區氣候條件對引進茶樹抗寒性的影響，表明農抗早、烏牛早能通過調節自身MDA含量及POD活性來適應陜南地區冬季低溫條件。

武艷[12]研究發現西鄉大河6號抗寒性最強，認為西鄉大河6號、紫陽圓葉種及西鄉大河8號等具有較南方引進品種更好的抗寒性，具有篩選抗寒性茶樹種質資源的潛力。同時利用DDRT-PCR、二次PCR擴增及假陽性鑒定最終獲得紫陽圓葉種3個冷脅迫相關基因片段DF-2（B0329/B0305）、DF-3（B0329/B0305）、DF-8（B0329/B0311）；RT-PCR分析表明Csgsf（DF-8）、Cscafl（DF-2）是表達量隨冷脅迫逐漸減少的負調控基因片段，Cscaf2（DF-3）是茶樹對干旱、低溫脅迫都表現應答的基因片段。因此，紫陽圓葉種的抗寒性可能與茶樹冷脅迫基因的表達密切相關。

李劍[8]、李瑞[10]、蔣國慶[11]、武艷[12]等研究結果在一定程度上表明，陜南地方茶樹品種資源的抗寒性較優于引進品種，西鄉大河壩及紫陽群體種是抗寒性育種的潛在優異種質資源。引進茶樹品種在適應陜西低溫環境的過程中，自身MDA含量、POD、SOD及CAT活性發生了積極的變化，與抗寒性有關的調控基因的選擇性表達，都可能在一定程度上使抗寒性弱的茶樹品種趨于具有抗寒抗冷脅迫的特性。

1.3 生化成分鑒定

茶多酚、氨基酸及咖啡堿是茶葉中的三大主要特征性生化成分，是茶葉風味及營養價值的主要決定因素。具有高茶多酚、高氨基酸及低咖啡堿特性的茶樹種質資源的篩選及利用具有重要科學價值及經濟價值，為茶樹遺傳育種提供了新的研究方向，在一定程度上促進了茶葉科技創新及茶產業的可持續發展[14-15]。

李劍[8]對18份陜南當地茶樹品種及8份引進品種進行了生物學特性及生化成分的鑒定，結果表明陜西境內地方茶樹品種具有較高的茶多酚及咖啡堿含量。蔣堃等[9、16]利用高效液相色譜法對陜西省茶樹種質資源圃的83個茶樹品種進行生化成分鑒定，結果發現南鄭碑壩9號、西鄉大河4號具有高氨基酸含量，西鄉大河7號，西鄉大河12號具有高咖啡堿含量。李瑞[10]對西北農林科技大學茶葉試驗站的50份茶樹種質資源的農藝性狀、生化成分及制茶品質進行了鑒定評價，結果表明西鄉大河4號氨基酸含量高于4%，具有高氨基酸特性，西鄉大河6號咖啡堿含量低于0.5%，具有低咖啡堿特性。

通過檢測，可初步鑒定茶樹種質資源的三大主要生化成分的含量，對進一步篩選適宜本地區栽種的茶樹種質資源具有重要意義。李劍[8]、蔣堃[9、16]、李瑞[10]等人的研究結果，在一定程度上表明，陜西茶樹種質資源具有培育高茶多酚、高氨基酸及低咖啡堿特性茶樹新品種的潛力，今后應加強對西鄉大河壩及南鄭碑壩群體種的科學篩選、培育及利用，為陜西茶產業可持續發展提供新的增長潛力。

1.4 紫陽1號的研究

紫陽1號珍稀茶樹資源原位于紅椿區深陽鄉平安村，1981年被陜西紫陽縣茶葉試驗站科技人員發現[7、17]，現已移植進行盆栽，紫陽1號30多年來不開花不結實，具有不育特性，蘊藏著巨大的品種改良及生產潛力。

潘慶等[7、17]對紫陽1號不育性機理進行生化成分研究，結果表明紫陽1號具有較高含量的茶多酚及咖啡堿，葉綠素含量及POD活性也較高，但鮮葉中水浸出物含量、氨基酸含量、游離脯氨酸含量、SOD、CAT及α、β-淀粉酶活性較低，推測紫陽1號產生不育性與生化成分含量、酶活作用及生存環境條件等密切相關。李冬花等[18]構建了紫陽1號茶樹新梢的cDNA文庫，并對文庫進行了高通量ESTs測序及有效ESTs序列的功能性研究，經BlastX數據庫檢索比對發現224個為已知功能基因或具推測功能基因，36個為未知功能基因，39個為新表達基因，了解到某些酶、蛋白質與咖啡堿、氨基酸等多種有效成分的代謝途徑相關，認為某些功能基因的特異表達可能對紫陽1號的不育性產生了影響，但紫陽1號中是否存在不育性基因還有待通過分子生物學的方法進一步探究。

綜上所述，珍稀茶樹資源紫陽1號的不育性機理與茶樹不育性基因、生化成分含量、幾種酶活作用及環境因素關系密切。紫陽1號生長環境較惡劣，殘酷的外界生存條件對茶葉內含生化成分及酶活性產生了影響，在這過程中，茶樹某些功能基因的特異表達影響了某些酶及蛋白質的含量，導致具有較高含量的茶多酚、咖啡堿及較低含量的氨基酸，較高的POD活性及較低的SOD、CAT及α、β-淀粉酶活性，各種因素的綜合作用在一定程度上影響了紫陽1號的可育性。因此，應繼續加強對紫陽1號的生化成分的科學研究，利用分子生物學技術對紫陽1號不育性機理進行深入探究，探明紫陽1號是否具有類似玉米、水稻的不育性基因，進一步對其進行基因定位及圖位克隆，這對促進茶樹精準育種具有重要價值。

1.5 DNA 分子標記鑒定

DNA分子標記是以DNA多態性為基礎的遺傳標記，可直接反映生物個體在DNA水平上的差異，具有多態性高、共顯性好、可重復性高、鑒定高效準確等優點，獲得了快速發展，已從以限制性酶切與Southern雜交技術為基礎的第一代，發展到以DNA芯片與測序技術為基礎的第三代，廣泛應用于基因定位、遺傳圖譜構建、種質資源分類鑒定、親緣關系研究等方面。

姚明哲等[19-20]利用25對EST-SSR引物對江北茶區45份茶樹初級核心種質資源的遺傳多樣性及親緣關系進行了研究，結果表明供試資源在親緣關系上未表現出明顯地區分化，地域間茶樹資源的遺傳分化程度較低，湖北、安徽及陜西三省茶樹種質資源間遺傳距離平均為0.048，相似系數平均為0.953，但陜西茶樹種質資源在親緣關系上略遠于關系最近的湖北及安徽。I值是反映物種遺傳多樣性的一個重要指標，江北茶區茶樹種質資源遺傳多樣性水平（I值1.11）[19-20]略低于福建茶區（I值1.16）[21]，明顯低于西南茶區（I值1.33）[22]，這與江北茶區處于我國茶樹資源演化的邊緣地帶密切相關。黎釗[23]等利用10對SSR引物對4大茶區的85份茶樹種質資源進行了遺傳多樣性及親緣關系研究，結果發現85份茶樹種質資源的遺傳相似系數在0.77～0.98之間，但并沒有按地域遠近嚴格的分開，江北茶區的茶樹種質資源與其它茶區相比，親緣關系較遠。

潘慶[7]對陜西26份茶樹種質資源進行遺傳多樣性鑒定評價，結果表明供試茶樹種質資源具有豐富的遺傳多樣性，利用UPGMA 聚類分析構建的陜西茶樹種質資源分子系統樹狀圖，表明多數陜西茶樹原產地及邊緣地區品種可基本聚為一組，地域性較強，與原陜西茶樹按地域性質分類結果基本保持一致，但還有少數品種單獨聚類。陳熙[13、24-25]等利用SRAP、SCoT分子標記分別對陜西50份茶樹種質資源的遺傳多樣性進行了研究，結果表明SRAP、SCoT分子標記均能夠揭示茶樹種質資源間較高的遺傳多樣性，基于SRAP、SCoT分子標記的陜西主要茶樹種質資源的遺傳多樣性處于較高水平。陳熙[13、24-25]還比較了SRAP、ESTSSR及SCoT三種分子標記在構建陜西茶樹種質資源DNA指紋圖譜的差異，結果發現三種分子標記均能揭示茶樹種質資源間較高的遺傳多樣性，能完全區分供試材料間的差異性，但SCoT分子標記具有相對較高的標記效率（標記 指數 MI：SCoTMI=6.07＞SRAPMI=4.61＞ESTSSRMI=4.22），而EST-SSR分子標記具有更豐富的多態位點信息（引物多態性信息含量PIC：EST-SSRPIC = 0.94＞SRAPPIC=0.93＞SCoT PIC=0.89）。

不同學者利用RAPD[7]、SRAP、EST-SSR及SCoT[13、24-25]等不同分子標記進行陜西茶樹種質資源的分類鑒定，聚類分析結果并不完全相同，但大多數種質資源的聚類結果表現一致，與肖永綏[4]、程良斌[5]關于陜西地方性茶樹種質資源的調查分類結果基本趨于一致，但與李劍[8]依據茶樹品種生化成分聚類分析的結果并不大一致。

遺傳多樣性及聚類分析研究結果在一定程度上佐證了陜西茶樹種質資源具有類型豐富，栽培歷史悠久的特征。聚類分析可將親緣關系相近的地方群體種聚在小類，但引進品種聚類結果部分符合系譜，地方群體種由于各茶區地理距離較近，并沒有嚴格按照來源地聚類，大葉種基本被聚類為相近的類群，因此聚類結果可能與茶樹資源來源地、生物學特性及某些基因選擇性表達密切相關。但運用生化成分及分子標記的聚類結果并不大一致，表明依據單一水平進行茶樹種質資源的分類具有一定的局限性，今后應綜合應用形態學標記、生化標記及DNA分子標記，從形態學、細胞學、生理生化及DNA分子水平等進行綜合研究，才能獲得更為科學的陜西茶樹種質資源分類及遺傳多樣性研究成果，進一步推動其鑒定及育種工作。

2 陜西茶樹種質資源保護利用存在的問題及展望

近幾年來，眾多茶葉科技工作者對陜西茶樹種質資源的分類、優異茶樹種質資源的篩選、DNA分子標記鑒定及聚類分析等方面進行了許多基礎性、探索性研究，為茶樹新品種選育及品種改良提供了檔案性材料，茶樹新品種陜茶1號的培育及推廣成為陜西茶樹育種的樣板[26-27]，茶樹良種化工作成績顯著。

但是，與湖南[28]、云南[29]等產茶省份相比，陜西茶樹種質資源的保存利用還存在著一定的差距，還沒有充分認識到茶樹種質資源保護利用的重要性，原生性古茶樹因缺少必要的有效保護而逐年減少，集中保存的茶樹種質資源數量有限，開展DNA分子水平的鑒定較少，嚴重影響了陜西茶樹種質資源的多樣性、創新性研究。因此，建議從以下方面著手，繼續加強陜西茶樹種質資源的分類及鑒定研究，優化陜西茶區茶樹種質資源結構，提升茶葉品質，促進陜西地區茶產業的可持續發展[6]。

2.1 加強茶樹種質資源的收集、鑒定及保護

積極開展茶樹種質資源的收集、鑒定及保護工作，明確陜西茶樹種質資源及古茶樹的分布、生物學特性及品質特征等，在鑒定評價的基礎上，加強對西鄉大河壩、南鄭碑壩、紫陽及寧強廣坪等群體種及西鄉、城固、鎮巴、南鄭、紫陽、嵐皋、平利等地古茶樹的保護，建立陜南原生有性群體及優異茶樹種質資源保護利用基地，有效的保護茶樹種質資源及與茶資源相關的不同生態系統。同時力爭建立陜西茶樹核心種質資源，搭建陜西茶樹種質資源共享數據庫平臺，以最少數量的茶樹種質資源代表陜西茶樹及野生近緣種最大限度的遺傳多樣性，提高陜西茶樹綜合育種水平，增強陜西茶葉的市場競爭力[30-31]。

2.2 加強茶樹種質資源的創新性研究

茶樹種質資源收集鑒定的最終目的是為了利用其優異基因進行茶樹育種。因此，應從生物學特性、生化水平及DNA分子水平等入手，加強茶樹種質資源的創新性研究，采用分子標記技術定位控制茶樹優良生物學性狀的基因，圖位克隆相關基因并進行功能性分析，積極將鑒定結果應用到茶樹實際育種工作中。同時加強優異茶樹種質資源引繁工作，采用雜交育種、分子育種等手段創新利用本地區優質茶樹資源，進而培育更多的適宜本地區栽種的優良茶樹新品種，進一步豐富陜西茶樹種質資源類型。

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