陕西茶树种质资源研究现状及展望

丁帅涛 ，任华江 ,，辛 轶 ,江昌俊 ，纪晓明 ,＊,胡 歆 ,＊

（1.陕西苍山秦茶集团有限公司，陕西 西安 710003；2.咸阳泾渭茯茶有限公司，陕西 咸阳 712044；3.安徽农业大学，安徽 合肥 230036）

茶树属山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）茶种（Camellia sinensis），起源于中国的云南、四川等地，中国是最早发现、栽培茶树及利用茶叶的国家[1]。茶叶生产利用、品种创新及生物技术研究的重要物质载体是茶树种质资源，开展茶树种质资源研究对促进茶叶科技创新及茶产业可持续发展具有重要意义[2-3]。陕西茶区隶属江北茶区，北屏秦岭、南倚巴山，栽种茶树历史悠久，具有深厚文化底蕴、优势地缘区域及生态环境等特征，是我国最北部茶区之一，也是我国北方茶区丰产、优质、高抗茶树种质资源天然基因库，茶树种质资源遗传多样性极为丰富。

1 陕西茶树种质资源研究现状

1.1 分类鉴定

以陕西地方茶树品种为主的茶树种质资源调查，发现陕西茶树种质资源具有显著的地域性，同时具有众多优良特性的单株，调查结果代表了当时陕西茶树种质资源的现状[4-5]。依据肖永绥[4]、程良斌[5]的调查结果，按照地域分布、栽培历史及组成类型，可将陕西茶树种质资源简要的分为紫阳群体、西乡大河坝群体、南郑碑坝群体、宁强广坪群体、白河歌风群体、山阳漫川群体、苦茶群体七大群体种，其中每个群体种按茶树生物学特性又可分为若干个品种，紫阳群体种是首批国家级良种之一。胡歆[6]、潘庆[7]、李剑[8]、蒋堃[9]、李瑞[10]、蒋国庆[11]、武艳[12]、陈熙[13]等都一致认同肖永绥[4]、程良斌[5]关于陕西地方茶树种质资源的调查分类结果。

虽然陕西在茶树种质资源考察征集、鉴定评价等方面取得了一些进展，但还远远满足不了茶叶产业迅猛发展的需求；同时单纯依据茶树形态特征及群体结构地域性进行茶树品种的鉴定分类具有一定的局限性。近年来随着分子生物学技术的发展，以DNA分子标记为标志的分子生物学手段的引入，促进了茶树种质资源鉴定分类、遗传多样性研究、茶树DNA分子指纹图谱构建等的发展，使陕西茶树种质资源的鉴定及分类更具科学性。

1.2 抗寒性研究

陕南茶区隶属纬度较高的江北茶区，年平均气温值较南方茶区低，长期繁衍进化及境内气候环境变迁孕育了具有丰富遗传多样性的茶树种质资源。境内茶树种质资源在与低温环境相互选择中，可能在一定程度上形成了耐冷胁迫的生物学特性，从而具有了较好的抗寒性。

李剑[8]对陕南18份当地茶树品种及8份引进品种进行了品种抗寒性鉴定，表明地方茶树品种具有较高的抗寒性指数，初步推断陕南当地茶树品种的抗寒性优于引进品种。李瑞[10]对西北农林科技大学茶叶试验站的50份茶树种质资源的抗逆性进行了鉴定评价，发现高抗寒性茶树品种具有较高水平的SOD及CAT活性，西乡大河10号具有较好的抗寒性。蒋国庆[11]研究了陕南地区气候条件对引进茶树抗寒性的影响，表明农抗早、乌牛早能通过调节自身MDA含量及POD活性来适应陕南地区冬季低温条件。

武艳[12]研究发现西乡大河6号抗寒性最强，认为西乡大河6号、紫阳圆叶种及西乡大河8号等具有较南方引进品种更好的抗寒性，具有筛选抗寒性茶树种质资源的潜力。同时利用DDRT-PCR、二次PCR扩增及假阳性鉴定最终获得紫阳圆叶种3个冷胁迫相关基因片段DF-2（B0329/B0305）、DF-3（B0329/B0305）、DF-8（B0329/B0311）；RT-PCR分析表明Csgsf（DF-8）、Cscafl（DF-2）是表达量随冷胁迫逐渐减少的负调控基因片段，Cscaf2（DF-3）是茶树对干旱、低温胁迫都表现应答的基因片段。因此，紫阳圆叶种的抗寒性可能与茶树冷胁迫基因的表达密切相关。

李剑[8]、李瑞[10]、蒋国庆[11]、武艳[12]等研究结果在一定程度上表明，陕南地方茶树品种资源的抗寒性较优于引进品种，西乡大河坝及紫阳群体种是抗寒性育种的潜在优异种质资源。引进茶树品种在适应陕西低温环境的过程中，自身MDA含量、POD、SOD及CAT活性发生了积极的变化，与抗寒性有关的调控基因的选择性表达，都可能在一定程度上使抗寒性弱的茶树品种趋于具有抗寒抗冷胁迫的特性。

1.3 生化成分鉴定

茶多酚、氨基酸及咖啡碱是茶叶中的三大主要特征性生化成分，是茶叶风味及营养价值的主要决定因素。具有高茶多酚、高氨基酸及低咖啡碱特性的茶树种质资源的筛选及利用具有重要科学价值及经济价值，为茶树遗传育种提供了新的研究方向，在一定程度上促进了茶叶科技创新及茶产业的可持续发展[14-15]。

李剑[8]对18份陕南当地茶树品种及8份引进品种进行了生物学特性及生化成分的鉴定，结果表明陕西境内地方茶树品种具有较高的茶多酚及咖啡碱含量。蒋堃等[9、16]利用高效液相色谱法对陕西省茶树种质资源圃的83个茶树品种进行生化成分鉴定，结果发现南郑碑坝9号、西乡大河4号具有高氨基酸含量，西乡大河7号，西乡大河12号具有高咖啡碱含量。李瑞[10]对西北农林科技大学茶叶试验站的50份茶树种质资源的农艺性状、生化成分及制茶品质进行了鉴定评价，结果表明西乡大河4号氨基酸含量高于4%，具有高氨基酸特性，西乡大河6号咖啡碱含量低于0.5%，具有低咖啡碱特性。

通过检测，可初步鉴定茶树种质资源的三大主要生化成分的含量，对进一步筛选适宜本地区栽种的茶树种质资源具有重要意义。李剑[8]、蒋堃[9、16]、李瑞[10]等人的研究结果，在一定程度上表明，陕西茶树种质资源具有培育高茶多酚、高氨基酸及低咖啡碱特性茶树新品种的潜力，今后应加强对西乡大河坝及南郑碑坝群体种的科学筛选、培育及利用，为陕西茶产业可持续发展提供新的增长潜力。

1.4 紫阳1号的研究

紫阳1号珍稀茶树资源原位于红椿区深阳乡平安村，1981年被陕西紫阳县茶叶试验站科技人员发现[7、17]，现已移植进行盆栽，紫阳1号30多年来不开花不结实，具有不育特性，蕴藏着巨大的品种改良及生产潜力。

潘庆等[7、17]对紫阳1号不育性机理进行生化成分研究，结果表明紫阳1号具有较高含量的茶多酚及咖啡碱，叶绿素含量及POD活性也较高，但鲜叶中水浸出物含量、氨基酸含量、游离脯氨酸含量、SOD、CAT及α、β-淀粉酶活性较低，推测紫阳1号产生不育性与生化成分含量、酶活作用及生存环境条件等密切相关。李冬花等[18]构建了紫阳1号茶树新梢的cDNA文库，并对文库进行了高通量ESTs测序及有效ESTs序列的功能性研究，经BlastX数据库检索比对发现224个为已知功能基因或具推测功能基因，36个为未知功能基因，39个为新表达基因，了解到某些酶、蛋白质与咖啡碱、氨基酸等多种有效成分的代谢途径相关，认为某些功能基因的特异表达可能对紫阳1号的不育性产生了影响，但紫阳1号中是否存在不育性基因还有待通过分子生物学的方法进一步探究。

综上所述，珍稀茶树资源紫阳1号的不育性机理与茶树不育性基因、生化成分含量、几种酶活作用及环境因素关系密切。紫阳1号生长环境较恶劣，残酷的外界生存条件对茶叶内含生化成分及酶活性产生了影响，在这过程中，茶树某些功能基因的特异表达影响了某些酶及蛋白质的含量，导致具有较高含量的茶多酚、咖啡碱及较低含量的氨基酸，较高的POD活性及较低的SOD、CAT及α、β-淀粉酶活性，各种因素的综合作用在一定程度上影响了紫阳1号的可育性。因此，应继续加强对紫阳1号的生化成分的科学研究，利用分子生物学技术对紫阳1号不育性机理进行深入探究，探明紫阳1号是否具有类似玉米、水稻的不育性基因，进一步对其进行基因定位及图位克隆，这对促进茶树精准育种具有重要价值。

1.5 DNA 分子标记鉴定

DNA分子标记是以DNA多态性为基础的遗传标记，可直接反映生物个体在DNA水平上的差异，具有多态性高、共显性好、可重复性高、鉴定高效准确等优点，获得了快速发展，已从以限制性酶切与Southern杂交技术为基础的第一代，发展到以DNA芯片与测序技术为基础的第三代，广泛应用于基因定位、遗传图谱构建、种质资源分类鉴定、亲缘关系研究等方面。

姚明哲等[19-20]利用25对EST-SSR引物对江北茶区45份茶树初级核心种质资源的遗传多样性及亲缘关系进行了研究，结果表明供试资源在亲缘关系上未表现出明显地区分化，地域间茶树资源的遗传分化程度较低，湖北、安徽及陕西三省茶树种质资源间遗传距离平均为0.048，相似系数平均为0.953，但陕西茶树种质资源在亲缘关系上略远于关系最近的湖北及安徽。I值是反映物种遗传多样性的一个重要指标，江北茶区茶树种质资源遗传多样性水平（I值1.11）[19-20]略低于福建茶区（I值1.16）[21]，明显低于西南茶区（I值1.33）[22]，这与江北茶区处于我国茶树资源演化的边缘地带密切相关。黎钊[23]等利用10对SSR引物对4大茶区的85份茶树种质资源进行了遗传多样性及亲缘关系研究，结果发现85份茶树种质资源的遗传相似系数在0.77～0.98之间，但并没有按地域远近严格的分开，江北茶区的茶树种质资源与其它茶区相比，亲缘关系较远。

潘庆[7]对陕西26份茶树种质资源进行遗传多样性鉴定评价，结果表明供试茶树种质资源具有丰富的遗传多样性，利用UPGMA 聚类分析构建的陕西茶树种质资源分子系统树状图，表明多数陕西茶树原产地及边缘地区品种可基本聚为一组，地域性较强，与原陕西茶树按地域性质分类结果基本保持一致，但还有少数品种单独聚类。陈熙[13、24-25]等利用SRAP、SCoT分子标记分别对陕西50份茶树种质资源的遗传多样性进行了研究，结果表明SRAP、SCoT分子标记均能够揭示茶树种质资源间较高的遗传多样性，基于SRAP、SCoT分子标记的陕西主要茶树种质资源的遗传多样性处于较高水平。陈熙[13、24-25]还比较了SRAP、ESTSSR及SCoT三种分子标记在构建陕西茶树种质资源DNA指纹图谱的差异，结果发现三种分子标记均能揭示茶树种质资源间较高的遗传多样性，能完全区分供试材料间的差异性，但SCoT分子标记具有相对较高的标记效率（标记 指数 MI：SCoTMI=6.07＞SRAPMI=4.61＞ESTSSRMI=4.22），而EST-SSR分子标记具有更丰富的多态位点信息（引物多态性信息含量PIC：EST-SSRPIC = 0.94＞SRAPPIC=0.93＞SCoT PIC=0.89）。

不同学者利用RAPD[7]、SRAP、EST-SSR及SCoT[13、24-25]等不同分子标记进行陕西茶树种质资源的分类鉴定，聚类分析结果并不完全相同，但大多数种质资源的聚类结果表现一致，与肖永绥[4]、程良斌[5]关于陕西地方性茶树种质资源的调查分类结果基本趋于一致，但与李剑[8]依据茶树品种生化成分聚类分析的结果并不大一致。

遗传多样性及聚类分析研究结果在一定程度上佐证了陕西茶树种质资源具有类型丰富，栽培历史悠久的特征。聚类分析可将亲缘关系相近的地方群体种聚在小类，但引进品种聚类结果部分符合系谱，地方群体种由于各茶区地理距离较近，并没有严格按照来源地聚类，大叶种基本被聚类为相近的类群，因此聚类结果可能与茶树资源来源地、生物学特性及某些基因选择性表达密切相关。但运用生化成分及分子标记的聚类结果并不大一致，表明依据单一水平进行茶树种质资源的分类具有一定的局限性，今后应综合应用形态学标记、生化标记及DNA分子标记，从形态学、细胞学、生理生化及DNA分子水平等进行综合研究，才能获得更为科学的陕西茶树种质资源分类及遗传多样性研究成果，进一步推动其鉴定及育种工作。

2 陕西茶树种质资源保护利用存在的问题及展望

近几年来，众多茶叶科技工作者对陕西茶树种质资源的分类、优异茶树种质资源的筛选、DNA分子标记鉴定及聚类分析等方面进行了许多基础性、探索性研究，为茶树新品种选育及品种改良提供了档案性材料，茶树新品种陕茶1号的培育及推广成为陕西茶树育种的样板[26-27]，茶树良种化工作成绩显著。

但是，与湖南[28]、云南[29]等产茶省份相比，陕西茶树种质资源的保存利用还存在着一定的差距，还没有充分认识到茶树种质资源保护利用的重要性，原生性古茶树因缺少必要的有效保护而逐年减少，集中保存的茶树种质资源数量有限，开展DNA分子水平的鉴定较少，严重影响了陕西茶树种质资源的多样性、创新性研究。因此，建议从以下方面着手，继续加强陕西茶树种质资源的分类及鉴定研究，优化陕西茶区茶树种质资源结构，提升茶叶品质，促进陕西地区茶产业的可持续发展[6]。

2.1 加强茶树种质资源的收集、鉴定及保护

积极开展茶树种质资源的收集、鉴定及保护工作，明确陕西茶树种质资源及古茶树的分布、生物学特性及品质特征等，在鉴定评价的基础上，加强对西乡大河坝、南郑碑坝、紫阳及宁强广坪等群体种及西乡、城固、镇巴、南郑、紫阳、岚皋、平利等地古茶树的保护，建立陕南原生有性群体及优异茶树种质资源保护利用基地，有效的保护茶树种质资源及与茶资源相关的不同生态系统。同时力争建立陕西茶树核心种质资源，搭建陕西茶树种质资源共享数据库平台，以最少数量的茶树种质资源代表陕西茶树及野生近缘种最大限度的遗传多样性，提高陕西茶树综合育种水平，增强陕西茶叶的市场竞争力[30-31]。

2.2 加强茶树种质资源的创新性研究

茶树种质资源收集鉴定的最终目的是为了利用其优异基因进行茶树育种。因此，应从生物学特性、生化水平及DNA分子水平等入手，加强茶树种质资源的创新性研究，采用分子标记技术定位控制茶树优良生物学性状的基因，图位克隆相关基因并进行功能性分析，积极将鉴定结果应用到茶树实际育种工作中。同时加强优异茶树种质资源引繁工作，采用杂交育种、分子育种等手段创新利用本地区优质茶树资源，进而培育更多的适宜本地区栽种的优良茶树新品种，进一步丰富陕西茶树种质资源类型。

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