省農(nóng)科院茶葉專家觀察茶樹生長情況,。（資料圖片） 東南網(wǎng)3月19日報道（福建日報記者 張輝 通訊員 孔祥瑞） 福建烏龍茶自帶花香,，是添加香精了嗎,？其實，是茶葉中超700種成分，造就了一杯茶的獨特芬芳,。 作為全世界最受歡迎的非酒精飲料之一,，茶又仿佛是我們最熟悉的陌生人,，全球關于茶的研究仍存在諸多空白,。 17日，國際頂級學術期刊《自然·遺傳學》在線發(fā)表福建省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所等單位歷時5年完成的研究成果,。該研究構(gòu)建了迄今最全面的茶樹基因組遺傳變異圖譜,，揭開了眾多與茶樹有關的未解之謎。知己知彼,，茶樹育種有望邁向新紀元,。 諸多未解之謎 這個世界上誰最懂茶,？非中國人莫屬。 越來越多的研究指向中國西南地區(qū)是栽培茶樹的起源中心。在遙遠的史前時代,，山茶科植物的共同祖先,，在云貴高原的深山中野蠻生長。時移世易,，它們的后代逐漸出現(xiàn)分化：有的果實富含油脂,，即油茶；有的花朵碩大艷麗,，即山茶,；有的芽葉自帶芬芳，即茶樹,。 歷史上的某一天,，誤入其間的山民，與茶樹不期而遇,，偶然發(fā)現(xiàn)用它泡水,，生津止渴，韻味悠長——現(xiàn)代科學研究表明,，是茶氨酸,、咖啡因,、兒茶素等茶次生代謝成分，造就了茶的獨特風味,。就這樣,，茶樹開始進入人類的生活。 聰明的中國人,，在與茶樹的互動中摸索出了種茶技術與制茶工藝，凝練出了特色茶道,。人們發(fā)現(xiàn),，原來發(fā)酵程度的細微差別,，可以產(chǎn)生滋味的微妙變化,。于是,，有了綠紅白青黃黑等六大茶類,。 愛茶之人這么多,，其中福建人又堪稱“懂茶帝”,。福建是世界白茶、烏龍茶,、紅茶的發(fā)源地與主產(chǎn)區(qū),，萬里茶道從武夷山啟程，向世界輸送東方味道,。 人類與茶樹的相遇，久遠到難以考據(jù),。但我們真如想象中那么懂茶嗎,？至少在基因?qū)用?，答案是否定的?/p> 100多年前,，孟德爾的豌豆實驗,，揭開了現(xiàn)代遺傳學的序幕,。慢慢地,，人們開始沿著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，拆解數(shù)以億計的堿基排列組合,，探索生命的本質(zhì)。 隨著一個個全基因組完成組裝，一串串基因密碼得以破譯,，我們對水稻,、小麥等農(nóng)作物的理解,，比以往任何時候都深刻,。但茶樹這一古老的飲料作物，似乎是個例外。 茶樹是否起源于中國,？在漫長的進化過程中，茶樹什么時候和它的山茶科兄弟姐妹分道揚鑣,？武夷山的中小葉種茶和云南的大葉種茶，是遠房還是近親,？為什么不同的茶樹葉片千姿百態(tài),，具有截然不同的風味,？……這些未解之謎,，不僅茶客想知道答案,，科研工作者同樣想刨根問底。 “在自然狀態(tài)下,，茶樹自交不親和,，多靠異花授粉,，種間基因交流頻繁，這些特性決定了茶樹遺傳的復雜性,?！眹也枞~產(chǎn)業(yè)技術體系崗位科學家、福建省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所研究員陳常頌說,，正因如此,，目前全球關于茶樹起源、種群分化,、品種分類,、關鍵調(diào)控基因挖掘等研究,，仍存在諸多空白。尤其是茶樹基因組中豐富的代謝途徑及其遺傳基礎尚未得到充分解析,。 要真正讀懂這片神奇的葉子,，必須解鎖茶樹遺傳密碼。 原來你是這樣的茶 為了成為“懂茶帝”,，中國科學家不可謂不努力,。 首次在國際上啟動茶樹基因組計劃，組裝了世界第一個較高質(zhì)量的茶樹參考基因組,；構(gòu)建首個茶樹泛基因組圖譜,；破解“鐵觀音”等代表品種全基因組；鑒定到多個與茶樹葉色,、香氣等農(nóng)藝性狀相關的關鍵基因…… 福建省農(nóng)業(yè)科學院茶團隊則將研究廣度拓展至全球尺度,。 底氣源自百年積淀。1935年,，茶界泰斗張?zhí)旄?chuàng)辦福安茶業(yè)改良場——福建省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所的前身,。90年櫛風沐雨，這里已成為重要的茶樹基因?qū)殠?，擁有全國最早,、福建最大的茶樹種質(zhì)資源圃，建檔保存國內(nèi)外茶樹種質(zhì)資源3750份,。在此基礎上,，研究團隊常年走南闖北，持續(xù)廣泛收集國內(nèi)外茶樹種質(zhì)資源,。葉片“中國第一小”的茶樹,、葉色“天下第一綠”的茶樹……你想得到和想不到的茶樹類型，一一被收入麾下,。 資源底牌有了,，創(chuàng)新底氣足了。5年前,，福建省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所開始聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)基因組研究所等國內(nèi)大院大所,，共同啟動這場全球最大規(guī)模的茶樹種質(zhì)資源基因組分析。 “我們對全球14個主要產(chǎn)茶國的1325份茶樹種質(zhì)資源,，進行了深度全基因組重測序,，構(gòu)建了迄今最全面的全基因組遺傳變異圖譜，涵蓋了野生,、過渡型,、地方品種和育成品種。”論文共同第一作者,、中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)基因組研究所副研究員孔維龍說,，在這張圖譜上，超2400萬個高質(zhì)量單核酸苷多態(tài)性,、逾百萬個插入／缺失位點遍布其間。 這些數(shù)據(jù),，是茶樹遺傳多樣性的具象化,。對一個物種來說，這是時間的禮物,。茶樹在長期自然選擇與人工馴化中,，經(jīng)歷了一次又一次或有利或有害的基因變異。它們?nèi)辗e月累,，才塑造了茶樹如今多姿多彩的模樣,。 通過海量數(shù)據(jù)，研究團隊逐步揭開茶樹的身世之謎,。 在自然界中,，散落著許多茶樹的野外親戚，比如大理茶,、大廠茶,、厚軸茶。作為茶樹的野生近緣種,，它們與栽培茶樹同宗同祖,，但命運軌跡大相徑庭。數(shù)十萬年前,，人類還沒學會馴化農(nóng)作物的時候,，中國茶樹就搶先一步，比野生近緣種更早地從它們共同的山茶科祖先中分化出來,。此后,，茶樹與“親戚”們，你走你的陽關道,，我過我的獨木橋,。隨著人類的介入，茶樹經(jīng)歷了大規(guī)模的種群擴張,。 不過,，它們雖然各行其道，但也并非老死不相往來,。研究團隊發(fā)現(xiàn),，栽培茶樹與野生近緣種，常常破除門第之見，跨物種“通婚”,，由此產(chǎn)生了頻繁的基因交流——種間基因滲入,。對于栽培茶樹來說，這門親事算得上攀高枝了,。從野生近緣種中流入的基因,，不少與調(diào)控黃酮、萜類等成分的合成相關,。這些成分,，塑造了茶葉的獨特風味?？梢哉f,，是遠房親戚的神助攻，讓茶更受人類歡迎,。這也提醒我們,，要重視古茶樹、野生近緣種等資源保護,。因為它們的身體里,，很可能潛藏著可以讓栽培茶樹煥然一新的基因。 隨著研究的深入,，更多的遺傳密碼逐一揭曉,。 通過種群分析，茶樹馴化過程逐漸清晰,，再一次印證了中國西南地區(qū)是茶樹的起源和馴化中心,；通過基因組分析，首次揭示茶樹群體水平有害突變分布和效應,，為未來精準育種中優(yōu)化性狀提供了基因改造靶點,；通過全基因組關聯(lián)分析，鑒定到了數(shù)千個與葉片形態(tài)和代謝物性狀顯著相關的位點,，找到了控制茶葉多種性狀的調(diào)控“開關”…… 一把新“鑰匙” 也有人不理解,，喝茶而已，好喝就行,，何必大費周章,，探本溯源？要回答這個問題,，需要理解好茶是怎么誕生的,。 一杯茶好不好喝，有多重影響因素,。茶山環(huán)境,、氣候條件、栽培技術、制茶工藝,、沖泡手法……缺一不可,，但起到?jīng)Q定性作用的，還有品種特性,。 先秦時期,，人們已經(jīng)有了良種概念，《詩經(jīng)》中稱之為“嘉種”,。最早,，人們獲取良種，全靠機緣巧合,。偶遇一株品相不俗的茶樹，便為我所用,，采種繁育,。我們常說的武夷奇種，指的就是當?shù)赜行苑敝巢铇淙后w,，因此又被稱為“菜茶”,。 龍生九子，子子不同,。眾所周知,，由于性狀分離，茶樹母株的優(yōu)良基因,，很難原原本本地傳遞給后代,。于是，人們開始選育無性系,，精挑細選優(yōu)良個體,，再通過壓條、扦插等無性繁殖方式,，繁育出一批批“副本”,。著名的鐵觀音、大紅袍便是這樣從群體種中脫穎而出育成的,。 雜交育種手段出現(xiàn)后,，茶樹育種家們開始自己掌握命運。他們確定育種方向后,，精心挑選父母本,，配置雜交組合，再從不計其數(shù)的雜交后代中,，海選最具潛力的個體,，通過單株選育的方式擴繁。福建省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所的兩大代表作——福云6號和金觀音（茗科1號），便是雜交育種的成果,。二者分別是目前國內(nèi)種植面積最大的雜交育成的綠茶和烏龍茶品種,。 這些傳統(tǒng)育種方式，為選育茶樹好品種,，作出了卓越的貢獻,。但其局限性也很明顯：依賴經(jīng)驗，充滿不確定性,，效率低下,，工作強度大。一般來說,，用現(xiàn)有技術手段,，育成一個茶樹新品種，需要18至25年,。 如今,，生產(chǎn)和市場對茶樹品種的需求日趨多元化。高產(chǎn),、穩(wěn)產(chǎn),、抗病、適應性強,，是一個茶樹好品種的基本修養(yǎng),。除此以外，人們還有更大的期望：茶葉能不能有更多香氣變化,？能不能具有更強的保健功效,？能不能更適合機械化采收？能不能為新式茶飲量身定制專用品種,？ 顯然,，要實現(xiàn)這樣的育種目標，光靠傳統(tǒng)育種手段,，難免力所不逮,。茶樹全基因組研究成果，為更快更精準地選育更好的品種,，提供了一把新“鑰匙”,。 這把“鑰匙”，賦予了育種家“未卜先知”的能力,。過去,，一份材料好不好，是騾子是馬,，總要拉出來遛遛,，將成千上萬份資源種到田間,，年復一年地觀察其表現(xiàn)。今后,，當它還是幼苗甚至種子的時候,，育種家在實驗室里用機器輕輕一掃，就能提前知道其中是否有我們所需要的基因,，預測其田間表現(xiàn),，大大提高篩選效率。 更進一步,，在不太遙遠的未來世界,，茶樹育種家將變身“工業(yè)設計師”。他們只要坐在電腦前,，通過基因組大數(shù)據(jù),、人工智能等手段，就可以像設計一件工業(yè)產(chǎn)品一樣,，把最好的基因聚合在一起,，把不好的基因剔除在外，設計出任意我們所需要的茶樹新品種,。 “過去，由于對茶樹遺傳規(guī)律缺乏系統(tǒng)性認知,，茶樹育種停留在‘1.0’（農(nóng)家育種）和‘2.0’（基于經(jīng)驗的雜交育種）時代,。”孔維龍說,，隨著更多的茶樹遺傳密碼得以解析,，茶樹育種將加快進入以全基因組選擇育種為代表的“3.0”時代，以及整合基因組大數(shù)據(jù)與人工智能技術的“4.0”時代,。 “我們誠邀全球同仁,，以茶樹基因組研究為鑰匙，以福建省茶種質(zhì)資源圃為創(chuàng)新平臺,，深入開展協(xié)同創(chuàng)新,，共繪茶科技藍圖，努力開創(chuàng)我國茶學研究更為廣闊的新天地,?！备＝ㄊ∞r(nóng)業(yè)科學院院長余文權說。 |
