创新机制谋发展 突出特色现成效——茶树生物学与资源利用国家重点实验室省部共建结硕果

◎文/本刊记者

茶树生物学与资源利用国家重点实验室以“创新机制、突出特色，坚持标准、省部共建、以省为主”为建设运行原则，面向安徽和全国茶产业发展重大需求，立足学科发展前沿，定位于基础与应用基础研究和技术研发，着力在茶树生物学基础研究与资源高效利用等重大基础理论和产业共性关键技术上取得创新和突破，力争为安徽和全国茶产业科技创新与可持续发展作出新贡献。实验室依托建设单位为安徽农业大学。

茶学学科是安徽农业大学的传统优势学科，茶树生物学与资源利用国家重点实验室前身为1939年创建的复旦大学农学院茶叶专修科和专业实验室，是在著名茶学家王泽农、陈椽教授等创建的茶学学科基础上发展而成的，是全国茶学学科的摇篮。该实验室先后获批农业部、安徽省、教育部重点实验室，并于2015年1月20日获批为科技部和安徽省共建的国家重点实验室，2016年11月获教育部批准建设茶叶化学与健康国际合作联合实验室，依托该实验室，安徽农业大学“茶生物学与资源利用”入选安徽省世界一流学科建设项目。

目前，茶树生物学与资源利用国家重点实验室科研用房占地1.2万平方米，建有茶树生物技术与蛋白分析、分离与结构鉴定、细胞分析、生理与营养、代谢组学、实验动物、品质控制和质量安全检测等8大技术平台，其仪器设备原值1亿多元，其中，10万元以上仪器设备有150余台套。实验室还有茶树种质资源圃40亩、实验茶园50亩、茶叶初加工和深加工厂各1个以及人工气候室、细胞培养室、SPF级动物房等配套齐全的附属设施。

科学研究硕果累累

“十二五”以来，实验室共主持国家和省部级科研项目200余项，其中，国家“973”项目2项，国家科技支撑项目4项，国家重点研发计划项目1项、国家重点研发项目子课题2项，国家自然科学基金项目50项，安徽省重点攻关项目5项，研究经费达2亿元。通过各类研究，实验室构建了世界上首份茶树基因组BAC文库；完成了栽培茶树中的中国茶变种（俗称小叶茶种，Camellia sinensis var.sinensis）的全基因组序列草图；建立了国际首个茶叶化合物库；建立了茶树次生代谢物、茶叶质量安全相关检测技术与方法；建立了覆盖全国主要产茶省的茶树种质资源圃。

近5年来，实验室发表论文300多篇，其中SCI收录250多篇；主编出版教材专著9部，参编出版外文专著3部；获授权国家发明专利40多项；选育国家级茶树良种2个、省级良种6个；制定ISO国际标准1项、国家与省级标准7项。实验室先后获农业部丰收奖合作推广奖1项；安徽省科技进步二等奖2项、三等奖1项；中国茶叶学会科技进步一等奖2项、二等奖1项；合作获得江苏省科技进步一等奖1项（排名第2）、陕西省科技进步二等奖1项（排名第2）和福建省科技进步二等奖1项（排名第 3）。

炒青绿茶清洁化生产线技术推广区域

近5年来，实验室积极参与茶叶国际标准制定工作，宛晓春教授先后3次作为代表团团长参加ISO/TC34/SC8国际茶叶标准化会议并担任国际茶叶标准化技术委员会特种茶工作组召集人，4项茶叶国际标准研究项目获得国家标准化委员会立项，扭转了我国在茶叶国际标准方面没有话语权的被动局面。

服务产业助力发展

作为安徽省茶产业技术体系首席单位，实验室积极服务茶产业。近年来，先后论证通过了安徽省茶产业技术体系发展规划；为农业部种植司编写《全国老茶园改造技术措施、问题与建议》报告；编制黄山市茶产业“十三五”规划等。在省内，与谢裕大、六百里猴魁、祥源祁红、六安徽六、霍山抱儿钟秀等企业开展合作研发，帮助其解决有机茶园管理、产业新产品开发、祁红精深加工生产线、黄茶加工工艺和青砖茶品质形成机理等问题，特别是与合肥美亚光电开展技术合作，联合研发了智能茶叶色选机、品质分析仪等创新产品，共建省智能分选设备国家工程技术研究中心，为企业在创业板上市和快速发展提供了技术支撑，国产数字化智能茶叶色选机，目前已经在全国22个省推广应用873台，并出口越南等65个国家和地区，打破了日本和韩国对我国茶叶色选机市场的垄断，产品国内市场占有率达到60%。在省外，开展针对湖北赵李桥茶厂、陕西安康现代农业有限公司、贵州瓮福集团、江西高山茶、陕西省农委和河南省信阳市农委等单位的技术服务和茶资源调查，共计承担横向课题106项，合同经费2729万元，到账经费1741万元。与井冈山市合作共建井冈山茶业试验站，为井冈山茶产业的发展建立了强有力的人才和技术支撑平台；与云南大益茶叶集团合作，帮其设计生茶筛分线、实验室建设和技术培训等，该集团现已成长为全国行业领军企业。

茶叶品质分级仪

茶叶色选机

茶叶深加工产品

针对安徽茶产业发展中的有关政策、机制、技术和市场等突出问题，实验室提出“关于加快安徽省茶产业发展的建议”，受到安徽省人民政府的高度重视且被采纳，实施并完成了“安徽省茶产业振兴计划”。在省内外进行多场茶叶生产与加工的现场指导和茶农技术培训，总数达1000多人次。研建了国内外首条炒青绿茶清洁化生产线，开启了我国茶叶大规模、连续化、清洁化加工的先河，技术和产品已经在全国15个以上产茶省推广应用。名优茶加工技术与装备的研究和推广，改写了传统名茶只能依靠手工配合单机加工的历史。

开发茶叶深加工产品30余个，并与国内500余家茶叶、饮料行业的企业开展了深度合作。

运行管理机制健全

针对国内外茶叶科技与茶产业发展趋势，结合安徽省地方经济特色及依托单位的学科优势，实验室近期的主要研究方向为：茶树生理生态与种质创新、茶树次生代谢与品质化学、茶的健康功能及作用机制、茶叶质量安全与加工利用等。围绕四大研究方向，实验室建立了14个PI研究团队。

实验室的PI研究团队

实验室实施按研究方向相对集中管理的PI制（课题组长负责制）运行模式。成立了以中国农科院茶叶研究所陈宗懋院士为学术委员会主任、宛晓春教授为实验室主任和课题组组长的实验室管理队伍。日常管理实行实验室主任、研究方向课题组组长两级管理模式，实验室主任全面负责实验室的日常管理。一是充分发挥学术委员会的指导作用。二是发挥室务委员会的组织协调作用。三是建立有效地吸收和稳定高水平人才的机制。四是加强仪器设备管理。五是落实科研责任。六是加强知识产权管理。七是推进管理信息化。

科研团队人才济济

实验室现有固定人员60名，其中教授24名、副教授15名，40岁以下中青年人才31名；从美国和德国引进全职教授5人，从新西兰引进博士1人。现有国家青年“千人计划”人才1人、国家杰青1人、“皖江学者”特聘教授3人、省“百人计划”人才2人、省学术与技术带头人6人、省高校拔尖人才5人。现有国家茶叶产业技术体系岗位科学家2人、安徽省茶叶产业体系岗位专家8人。实验室在茶学理论基础、应用基础和技术研发领域集聚了一批高层次人才，现已形成了一支多学科交叉的研究团队。近5年来，实验室共计培养硕士研究生200人、博士研究生30人、博士后15人。

实验室先后荣获安徽省首批省级科技创新团队、安徽省115产业创新团队、全省十大优秀产业创新团队、全国专业技术人才先进集体等称号。2016年，被中共安徽省委组织部授予“安徽省平台引进人才先进单位”。实验室的“茶树次生代谢与茶叶质量安全”研究团队两次入选教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队；“茶叶化学与健康”研究团队2014年获得安徽省引进高校领军人才团队的重大示范项目资助；茶学专业教师团队获批“全国高校首批黄大年式教师团队”称号。

交流合作成效显著

5年来，实验室先后选派10名青年教师去美国、加拿大、韩国等国外知名大学和研究所进行访学；选派了6名研究生去美国和日本进行合作研究；培养国外硕、博士研究生15人、博士后5人。实验室在茶叶化学与健康方面与美国罗格斯大学、科罗拉多州立大学、马歇尔大学建立了深入的合作关系，以此为基础向教育部申报的“茶叶化学与健康国际合作联合实验室”于2016年被正式立项建设。

近5年，实验室从国内知名大学和研究所聘请兼职教授5人，从美国、加拿大、德国等聘请国外兼职教授6人。2015年，从美国乔治亚州大学引进了美国科学院院士Jeffrey Bennetzen教授（兼职），其组建的“茶树分子遗传与进化基因组学”研究团队已正常开展实质性研究工作，其个人也入选2016年度安徽省“外专百人计划”。

实验室承担并完成科技部国际合作重大项目1项、国家外专局外国专家引智项目4项。5年来，实验室立项资助开放课题60项，资助总金额达400万元。项目主持人来自中国科学技术大学、中国科学院昆明植物研究所、中国农业科学院茶叶研究所、华中农业大学、西北农林科技大学、河南大学、江苏大学、安徽医科大学、美国密西根州立理工大学和加州大学河滨分校等国内外多家单位。

近5年来，实验室举办和承办参会人员在100人以上的全国性学术会议10场以上、国际学术研讨会20场；邀请国内约30名专家教授以及来自美国、德国、加拿大、日本、韩国等约20名专家教授来实验室作学术报告和开展交流；实验室人员参加国内外学术会议约800人次，其中在国际学术大会上进行口头报告6人次。

重点科研成果介绍

“十二五”以来，实验室取得了一大批独具特色的科研成果。

★茶树多酚类化合物的生物合成及其转化与调控机理

一是揭示了酯型儿茶素C环没食子酰基化和B环三羟基化机理。在国际上首次证实UDPG—葡萄糖基转移酶和SCPL酰基转移酶是茶树儿茶素没食子酰基化形成酯性儿茶素的关键酶，并克隆了这两个酶的基因；鉴定发现F3’5’H基因是酯性儿茶素B环羟基化的关键基因。这些重要发现不仅解答了长期以来悬而未决的儿茶素没食子酰基化问题，也从分子生物学角度为茶叶苦涩味调控提出了新思路。

二是揭示了儿茶素转化新机理。首次发现茶树体内儿茶素酰基化、羟基化和缩合反应具有器官特异性，从特种茶—茯砖茶中分离鉴定6个新的B环裂环的儿茶素衍生物Fuzhuanin结构，并首次发现在发酵茶中存在儿茶素B环氧化—裂解—重新环合的转化新途径。这些研究揭示了多酚类物质的转化新机理，也为指导茶叶加工过程质量控制标准的建立和其特殊营养功能研发提供理论依据。

三是揭示了茶树酚类物质生物合成的分子调控机制。在国际上率先开展基于RNA-seq技术的茶树转录组研究，引领了植物非全基因组测序物种转录组学研究的先河；建立了世界上第一个茶叶次生代谢化合物数据库；研究发现与29种茶树多酚类物质积累相关的63个基因（结构基因和转录因子）表达不仅具有品种、发育阶段和组织器官特异性，而且受到环境因子如温度、光照、病虫害的影响。这些科学发现为解释茶树积累高含量酚类物质的生物学意义提供思路，并为深入开展茶树酚类物质生物合成调控奠定理论基础。

四是建立发展了茶树多酚类物质研究的相关技术体系。建立了一套发掘新基因的研究方法学体系；建立了基于UPLC-3Q-MS/MS技术同时鉴定检测56种茶树酚类物质的高效检测技术；改进并建立了一种高效、快捷的儿茶素组织定位方法；建立了基于超声萃取提高多酚色素提取效率的方法；构建了基于HSCCC与SephadexLH-20联用提取红茶中茶红素的方法。这些技术方法的建立与改进受到国内外同行的极大关注。

该研究成果获2016年安徽省科学技术奖自然科学类二等奖。

★茶叶质量安全与加工利用技术的开发与集成应用

针对安徽茶叶质量安全与加工利用环节的突出问题，开发集成了茶树病虫草害绿色防控、连续化加工、清洁化加工、智能化色选、数字化品控和夏秋茶资源综合利用6项关键技术，建立了茶叶质量安全与加工利用技术体系。

创建了“一托双带”（依托大学、带领基层推广队伍、带动产业经营主体）合作推广模式，实施了“服务安徽省茶产业发展行动计划”，建立了茶产业技术创新联盟和综合试验站等推广服务载体，构建了“政府引导、高校支撑、联盟推动、龙头示范”的技术推广协同联动长效机制。

推广夏秋茶资源利用技术，研建茶叶加工和综合利用生产线22条；开发出金寨红茶、桂花茶、小火黄大茶、速溶黄大茶、姜糖茶等新产品19个；获地理标志产品证明商标7个。

近3年累计技术推广面积达88万亩，新增茶叶产量3.03万吨，新增纯收益17.9亿元，带动全省茶园亩均增收702元，茶农人均增收597元；培育上市企业2家。项目成果辐射到全国18个产茶省区，累计推广各类茶叶生产线203条，带动了基层茶叶技术推广能力快速提升，促进了全国茶叶加工技术与装备水平的快速发展。

该研究成果获得2014—2016年全国农牧渔业丰收奖成果合作奖。

★首次证实黄大茶具有显著的降血糖功效

黄大茶是安徽省特色茶类之一，在我国诸多茶类中实属少见，但其采摘原料较粗老，消费市场不大，价格较低，生产效益并不高。实验室宛晓春教授和张劲松教授研究小组合作研究发现，与绿茶、红茶相比，黄大茶具有显著的降血糖功效；研究同时发现黄大茶降糖的机理可能与早期抑制小鼠肝脏中Txnip（硫氧还蛋白互作蛋白）蛋白表达有关。相关研究成果发表于《Scientific Reports》，研究生韩曼曼、赵广山以及青年教师王一君为论文的共同第一作者。

我国传统茶叶消费以春季名优茶为主，导致大部分茶叶产区夏秋茶资源浪费。该研究结果可为今后以夏秋茶为原料，积极开发以辅助降糖为导向的功能性茶产品提供科学依据与思路。

速溶黄大茶

开发与推广畜牧与水产养殖的含茶饲料，拓展茶资源利用广度

★揭示茶树芳樟醇和橙花叔醇生物合成调控的新机制

芳樟醇和橙花叔醇不仅是植物挥发性生物调控因子，调节植物应对植食性昆虫等多种逆境的反应，而且在很大程度上决定了茶的香气品质。实验室魏书教授课题组研究发现，因可变剪切，茶树萜类合成酶基因CsLIS/NES可以生成功能有别的两个转录本：全长CsLIS/NES-1与断头的CsLIS/NES-2。前者定位于叶绿体,后者定位于细胞质，分别催化生成芳樟醇和橙化叔醇的生物合成。这两个转录本的时空表达明显不同。CsLIS/NES-1在花中表达远低于CsLIS/NES-2，但受外源茉莉酸甲酯的强烈诱导。该研究表明，茶树通过CsLIS/NES转录及其转录本的剪切加工，调控茶树生物挥发性信号分子的生物合成，调节其与生态群体中其他个体的互作，提高其自身的适应性。该研究对增进茶叶香气品质的定向育种、栽培和加工技术具有重要的指导意义，相关研究成果在线发表在Plant Cell Environ.（2017，Sep 29.doi：10.1111/pce.13080）上。