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(guān)于茶的研究仍存在諸多空白。 17日,，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然·遺傳學(xué)》在線發(fā)表福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(guān)的未解之謎,。知己知彼,，茶樹育種有望邁向新紀(jì)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(xué)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(fēng)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(shù)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(xì)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(xué)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(fēng)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(fù)雜性?！眹也枞~產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家,、福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所研究員陳常頌說，正因如此,，目前全球關(guān)于茶樹起源,、種群分化、品種分類,、關(guān)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(chǔ)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(xué)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(guān)的關(guān)鍵基因…… 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(xué)院茶葉研究所的前身,。90年櫛風(fēng)沐雨,，這里已成為重要的茶樹基因?qū)殠欤瑩碛腥珖钤?、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(chǔ)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(xué)院茶葉研究所開始聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(xué)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(xué)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(guān)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(guān),。這些成分,，塑造了茶葉的獨特風(fēng)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(yīng)，為未來精準(zhǔn)育種中優(yōu)化性狀提供了基因改造靶點,；通過全基因組關(guān)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(guān)的位點，找到了控制茶葉多種性狀的調(diào)控“開關(guān)”…… 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(shù)、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(dāng)?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(xì)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(xué)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(shù)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(yīng)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(biāo),，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(zhǔn)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(fù)一年地觀察其表現(xiàn)。今后,，當(dāng)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(yù)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(shè)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(shè)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(shè)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(rèn)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?！笨拙S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(shù)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(xué)研究更為廣闊的新天地,。”福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長余文權(quán)說,。 |
