茶树抗寒性研究文献系统性评价

张欢，韩兆岚，朱旭君，房婉萍，郝姗，马媛春，吴娟

南京农业大学园艺学院，江苏 南京 210095

茶树（Camellia sinensis） 属多年生常绿植物，是中国乃至世界范围广泛种植的重要经济作物之一，对各种植区的经济发展有重要贡献。我国茶树种植历史悠久，文化底蕴深厚，茶产业是农民增收的支柱产业。茶树具有喜温畏寒的特性，近年来，北方茶区和“倒春寒”时期茶园常常受低温冻害的影响，导致茶叶低产、低质，茶农遭受巨大经济损失。另外，茶园规模化种植和推广也因茶树抗寒性较差而受限，茶业发展受到限制。因此，开展茶树抗寒机理的相关研究对促进茶学科研和推动茶区经济发展具有重大意义。

目前，有关植物抗寒性和茶树抗寒性的综述已开展较多，但还缺乏对现有研究及其内容的系统分析和归纳。文献的系统性评价是针对某一特定的科学问题，对既有的文献进行严密的评价，系统的搜索和综合科学问题相关的研究证据，从而总结科学问题的研究方法[1]。本文结合文献系统性评价的研究方法，选择2010—2021年近12年包含茶树抗寒性研究的中外文文献，从文献计量的角度对其研究主题和研究内容进行综合统计分析，目的是总结茶树抗寒性研究规律和重点趋势，以期为茶树未来的抗寒性相关研究提供参考和借鉴。

1 材料与方法

1.1 文献检索策略

通过检索Web of Science（简称WOS）和中国知网CNKI平台，搜索国内外有关茶树抗寒性研究的期刊文献。检索日为2021年12月28日，检索语言仅包括中文及英文。检索策略采用文献主题词和检索式结合的方式。

外文文献检索式为（TS = cold OR TS = low temperature OR TS= chilling OR TS= freezing OR TS= frost）AND TS = tea。外文文献主题词包括stress、acclimation、tolerance、resistance。

中文文献检索式为，主题：茶+ 茶树（精确）；篇名：低温+低温胁迫+冷胁迫+冷驯化+冷害+冻害+抗寒+耐寒+越冬+倒春寒（模糊检索）。

1.2 文献筛选与资料提取

1.2.1 文献纳入与排除标准

研究类型：研究型论文，排除综述型论文；研究对象：茶树抗寒性相关研究，排除非茶树物种领域研究和茶树其他逆境胁迫研究；研究时限为2010年1月1日至2021年12月28日期间发表的文献（包括2021年已网络首发，并将于2022年出版的文献），时间跨度为12年；其他要求：文章篇幅字数大于1 000字，排除篇幅字数不足、无法获得全文的文献。

外文文献通过WOS平台检索为主，输入检索式后得到4 587 条文献；设置发表时间为2010—2022年，在排除项目栏保留“论文”和“在线发表”类文献，剩余2 209条文献；为进一步精确检索结果，在结果中分别输入检索词stress、acclimation、tolerance、resistance，共 得 到550 篇 文献；排除重复文献200篇、无全文文献5篇、其他领域文献240 篇（包括非期刊文献、非茶树物种领域、茶树非抗寒性领域）、中文文献15 篇，共90篇外文文献纳入后续分析。

中文文献通过CNKI 平台检索，转入检索式，设置发表时间“2010.01.01—2022.10.01”，勾选“中文文献”，获得340 篇文献，并入WOS 检索到的中文文献15篇，共355篇文献；排除重复文献6篇、其他领域文献122 篇（包括非期刊文献、非茶树物种领域、茶树非抗寒性领域）和非完整文献5篇，共218篇中文文献纳入分析。

1.2.2 文献筛选和提取

文献筛选根据不同数据库的特征，结合检索策略，根据检索要求，再次手动筛选文献。最终将308 篇文献导入到EndNote X9 进行管理精炼，阅读分析全文。初检共获得外文文献540 篇，中文文献240 篇，经去重、初筛和复筛，最终保留外文文献90 篇，中文文献218 篇。将文献全部导入到EndNote X9 后，下载全文后阅读文献提取文献信息。

1.3 图标制作方法

采用Excel 2021软件整理分析和作图。

2 结果与分析

2.1 基础发文量分析

2010年到2021年，有关茶树抗寒性的研究论文一共308篇，其中中文文献218篇，外文文献90篇。由图1 可见，中文文献近12年发文量虽有波动，但总体较稳定；外文文献发文量自2012年开始波动上升，并自2020年起开始超过中文文献的年发文量。

图1 2010—2021年发文量

按照第一作者单位所属国别对纳入分析的308篇文献进行整理，外文文献（90 篇）中来自中国的文献数量最多，达到75 篇，占比83%；而后依次是韩国（4 篇）、印度（3 篇）；俄罗斯、美国、日本发文量均为2 篇；伊朗和土耳其发文量为1篇。

2.2 研究内容分析

分析308 篇文献的研究内容，大致可分为低温响应、育种栽培、气象研究和其他四大类。其中有关低温响应的文章数量最多，其次为育种栽培类、气象研究类。其中，低温响应类文献主要研究方向包括茶树对低温胁迫的生理响应和分子机制、物质处理对茶树抗寒性的影响等；育种栽培类文献主要研究方向包括抗寒性茶树品种选育、茶树品种间的抗寒性鉴定、茶树抗寒性种质资源调查、提高茶树抗寒性的农艺措施和机械设施等；气象研究类文献包括对茶树低温灾害的气象分析等。中文文献中气象研究类、农艺栽培措施类和农业机械设施类研究等文献占比较多，其次是生理类；外文文献中则同时涉及分子试验和生理试验的文章达36 篇，占40%，而后依次是分子类、生理类。

分析308 篇文献研究材料的取样来源发现，中文文献研究多采用大田试验（71篇，33%）；外文文献研究则多采用室内试验（53篇，59%）。

对纳入分析的文献所使用的茶树材料品种进行统计整理，结果如表1。从表中可见，龙井43、福鼎大白茶、舒茶早是研究学者选择最多的试验材料，频数分别为65、35、23。其中龙井43又是格外受重视的茶树品种。受到较多关注的茶树品种依次是迎霜、乌牛早、铁观音、龙井长叶、白叶1 号。在上述茶树品种中，龙井43、福鼎大白茶、舒茶早、迎霜、铁观音、龙井长叶是通过审（认、鉴） 定的国家级茶树优良品种[2]，这些茶树品种在全国范围内的种植面积较广，在产量、品质和抗逆性上的表现均较好。

表1 2010—2021年茶树抗寒性研究使用的茶树品种

对纳入分析的文献中所测定的各项指标进行统计整理。按照阈值分类法对其进行分析，如表2。关于茶树抗寒性关注较多的依次是：相对电导率、丙二醛（MDA）、渗透调节物质（可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白）、叶绿素含量、光合参数（叶绿素荧光参数和光合气体交换参数）、抗氧化酶（超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD 等）活性、茶树品质化学成分（氨基酸、儿茶素、咖啡碱等）含量、茶树受害程度、受冻面积和植物学特征等。

表2 2010—2021年茶树抗寒性研究涉及的各项指标

根据308 篇文献研究材料的主要内容，特别分析外源物质施用对茶树抗寒性的影响，涉及到的外源物质共32 种（表3）。可见，在本次分析中，外源物质主要包括：植物生长调节剂（脱落酸ABA、水杨酸、褪黑素、细胞分裂素）、植物免疫诱抗剂（超敏蛋白、壳聚糖类）、生理活性物质（γ-氨基丁酸GABA、NO、等离子制剂、多胺类、化学元素类等）和肥料类。另外，有关低温胁迫下茶树Ca2+信号传导途径的研究较多，涉及到的物质包括外源Ca2+供体LaCl3和CaCl2和特异性胞外游离Ca2+螯合剂乙二醇-双-（2-氨基乙醚）（EGTA）。

表3 2010—2021年茶树抗寒性相关研究涉及到的外源物质

从外源物质施用涉及的研究方向角度看，主要包括对提高或降低茶树抗寒性的效能、茶园抗寒防冻的栽培管理和茶树低温响应途径的信号研究等。这些物质中能通过提高茶树渗透调节物质含量、抗氧化酶活性、光合作用效率从而提高茶树抗寒性的物质包括：GABA、绿藻粉、竹醋液、海藻提取物、5-氨基乙酰丙酸（ALA）、6-苄氨基嘌呤（6-BA）、ABA、硝谱钠SNP、超敏蛋白、5%氨基寡糖素、SA、壳聚糖（COS）、褪黑素、硒；能促进茶树恢复树势、新梢萌发，提高茶叶产量和品质的物质包括：6-BA、钨酸钠、等离子制剂、5%氨基寡糖素、菜籽饼、复合肥、氨基酸商品有机肥、有机叶面肥凯普克和狮马绿、镁葆灵催芽宝、富安氨基酸营养液、硒。

对纳入文献涉及到的基因研究进行整理分析，分析结果如表4。目前，涉及到茶树抗寒性的基因家族共107 个，50 个基因家族的部分成员已完成克隆鉴定，其中8 个基因家族已完成转基因功能验证（bZIP、CBF、HDAC、HSP、ICE、INV、MIEL、SWEET），而剩余49 个基因参与了茶树抗寒性研究的荧光定量表达。涉及到的转录因子基因家族包括：BES1、bZIP、bHLH、C2H2-ZFP、CBF、CIGR、CPP、FHY3/FAR1、DELLA、DREB、GRF、HSF、ICE、MYB、NAC、RAV、WOX、WRKY 和ZF-HD，共19 个基因家族，占17%。

表4 2010—2021年茶树抗寒性研究涉及到的基因家族

在本次分析中，有关抗氧化酶合成基因（APX、CAT、CSD、GPX、GR、POD、PPO）、类胡萝卜素生物合成通路相关基因（DXS、DXR、HDS、HDR、PSY、PDS、Z-ISO、ZDS、CRTISO、LCY、CHXB、CHXE）、抗坏血酸途径基因（PMM、GGP、GalDH、PGI、PMI、GalLDH、GPP、GMP、GME、MIOX、GalUR、MDAR、DHAR、AO、GR）、胁迫响应Ca2+信号途径基因（CAM、CBL、CML、CPK）的关注较多，主要是涉及到低温胁迫下活性氧清除系统、光合作用系统和Ca2+离子信号传递途径的研究。

3 小结与讨论

3.1 2010—2021年茶树抗寒性相关研究基础文献分析

茶树抗寒性研究近12年发展迅速，有关的研究论文共308篇，其中中文文献218篇，外文文献90篇。中文文献近12年发文量较稳定；外文文献发文量自2012年开始波动上升，并自2020年起开始超过中文文献的年发文量。分析其原因是2017年中国科学院昆明植物所率先利用二代测序技术公布了“云抗10 号”的基因组[3]，开创了茶树基因组学研究的先河，此后茶树的分子研究快速发展，茶学科研的基础研究比重逐渐增大。2018年安徽农业大学发布了茶树品种“舒茶早”的基因组[4]，后续不断完善数据库，并开发了TPIA 数据库（http://tpia.teaplant.org/index.html）[5]，为茶学科研作出了贡献。随着测序技术的发展，中国农业科学院茶叶研究所、福建农林大学、华南农业大学也陆续发布了龙井43[6]、黄旦和铁观音[7-8]、碧云[9]的染色体级别基因组，这些数据库的完善为茶学科研提供了极大助力，茶树分子学领域科研进一步发展。

在本研究纳入分析的308 篇文献中，外文文献第一作者单位所属国别最多的是中国，高达83%，其次依次是韩国、印度、俄罗斯、美国、日本。分析其原因是中国作为世界第一产茶大国和传统的农业大国，幅员辽阔且地形气候环境复杂，茶区分布广泛且低温灾害频发，因此茶树抗寒性研究依然是茶学科研的重点研究方向。

近年来，植物领域研究的分子生物学技术发

展迅速。现有的茶树抗寒性研究也更注重分子机制的研究，中文文献涉及到分子研究的文献占17%，外文文献占78%；中文文献涉及到生理研究的文献占37%，外文文献占53%。目前，我国发表在外文期刊上有关茶树抗寒性的研究更着眼于分子机制的研究，同时生理研究作为传统典型的研究方式，为茶树抗寒性的研究提供了强有力的佐证。其他类研究多是应用型研究，对产业发展更具推动作用。未来需要进一步完善茶树抗寒性应用型研究体系，平衡好应用型研究和基础科研的关系。

纳入分析的文献中，室内研究和大田研究均发挥着不可替代的作用，中外文文献的大田试验和室内研究基本上趋于平衡，但农艺栽培措施类研究缺乏具体的研究重点。茶树低温气象研究和农艺机械设施类研究对茶园低温冻害防御有直接的指导作用，未来需进一步深入。

3.2 2010—2021年茶树抗寒性相关研究文献研究内容分析

3.2.1 文献主题

根据研究主题和内容，将近12年有关茶树抗寒性的308 篇文章大致分为低温响应、育种栽培、气象研究和其他研究4 类。结果显示，这些文献中有关低温响应的文章数量最多，其次关注较多的是相关的育种栽培研究。可见，有关茶树植株响应低温的机理机制研究仍是茶树抗寒性研究的主要方向，分析原因是因为近年分子生物学技术的快速发展，植物界的逆境响应研究整体发展迅速，对茶树响应低温的研究也不断丰富。但是茶树作为一类重要的叶用经济作物，有关抗寒性品种选育和茶园栽培的研究还需要加强，对育种栽培的进一步研究才更能解决实际生产中面临的问题，以推动茶产业更好的发展。

3.2.2 茶树品种

根据研究所使用的茶树材料品种进行统计，结果显示最受关注的茶树品种（频次≥10）多为国家认定的优良茶树品种[10]，其中龙井43、福鼎大白茶、舒茶早是茶树抗寒性研究使用最多的材料。可以发现，茶树抗寒性研究材料选择总体的趋势，一是选择种植面积大的茶树品种，二是采取抗寒性优劣品种结合的原则。福鼎大白茶、龙井43和舒茶早3个品种分别于1985年、1987年和2002年认定为国家级优良品种[10]，均属无性系茶树品种，是我国早期认定的优良茶树品种。这3个品种在全国范围内广泛推广种植，遍布各个茶区，因此较多作为茶树抗寒性研究材料，同时可以发现各省市的特色品种和地方主栽品种受到的关注较少，未来也需对特异的抗寒茶树新品种和地方特色或主栽品种进一步研究，加强对抗寒性特异的新品种研究，挖掘茶树抗寒新品种的抗寒机理的同时，进一步推动我国抗寒茶树新品种的选育，丰富抗寒性强的优良茶树种质资源库。

3.2.3 外源物质

根据茶树抗寒性研究中有关低温响应的不同方向，特别分析已在茶树抗寒性研究上应用的外源物质。从外源物质施用的研究内容看，主要涉及茶树抗寒性增减、茶园栽培管理和茶树低温响应途径3 个方向。值得注意的是，茶树抗寒性研究涉及到的外源物质主要包括：植物激素类（ABA、6-BA、SA、褪黑素）、生物诱抗剂（氨基寡糖素、超敏蛋白、壳聚糖）、生理活性物质（GABA、ALA、亚精胺、硒、海藻提取物等）、肥料类和其他物质。这些物质主要是从提高茶树抗寒性和提高产量及品质两个方面发挥作用，以ABA、氨基寡糖素等物质为代表的外源物质主要通过提高茶树渗透调节物质含量、抗氧化酶活性、光合作用效率从而提高茶树抗寒性；以钨酸钠、6-BA等为代表的外源物质能促进茶树恢复树势、新梢萌发，提高茶叶产量和品质。

目前，生产上降低茶树低温损害主要是采取选育抗寒性强的茶树良种和进行相关农艺防护措施或栽培管理（温室、覆膜等）[11]，而外源物质的施用是最简单便捷、见效快的方式。尤其是近年来随着绿色农业的政策引导，生物诱抗剂因其效果显著、绿色生态、用量小、成本低等优点受到了关注[12-13]。未来可进一步加强对抗寒性外源物质施用的研究，探究其响应低温胁迫机理的同时，探索适宜的农艺措施以应对北方茶园越冬和倒春寒灾害，减少茶产业经济损失。

3.2.4 生理响应

低温胁迫作为植物非生物胁迫中尤为重要的一类，对植物生长发育的多个方面产生影响[14-15]。在低温胁迫下，植物在生物膜、逆境蛋白合成、渗透调节、激素合成、活性氧代谢等方面都产生了一系列的调控机制，从而降低或消除低温带来的伤害[16]。付晓伟等[17]通过对葡萄根系的相对电导率，可溶性糖、MDA、可溶性蛋白、脯氨酸、自由水含量的变化，以及根系解剖结构特征研究发现，相对电导率、MDA含量、根系解剖特征可以作为鉴定葡萄抗寒性的指标。同时，张立磊等[18]对红叶碧桃进行抗寒性指标分析发现，可溶性糖含量和相对电导率相关性不显著，而可溶性蛋白与其相关性显著，结果表明可溶性蛋白比可溶性糖更具有抗寒性鉴定的意义。孙凌霄等[19]对广玉兰的抗寒性指标分析结果也表明相对电导率和可溶性蛋白可以作为其抗寒性鉴定指标加以选择。

综合分析结果表明，相对电导率、MDA、可溶性糖、SOD、叶绿素荧光参数、脯氨酸、CAT、POD、可溶性蛋白（质）、叶绿素含量可以作为茶树抗寒性鉴定的指标。

除了茶树抗寒性的生理指标测定，有关茶树的品质化学成分测定也受到了关注，包括可溶性糖、氨基酸、儿茶素、咖啡碱、水浸出物、茶多酚等。其中，可溶性糖既作为植物逆境胁迫响应中渗透调节重要物质，也是茶叶中甜味呈味物质[20]。在茶树抗寒性相关研究中，关于茶叶品质化学成分的研究较少，生长发育和育种栽培环节获得更多研究者的关注，因此，未来可加强对茶树抗寒性相关品质化学指标的研究，完善茶树抗寒性研究方向，减少低温灾害对茶叶生产的影响。

3.2.5 分子响应

植物对低温胁迫的分子响应机制是一个错综复杂的调控体系，除了可从相关生理指标直接判断茶树受冻害程度，从分子水平上揭示茶树低温响应机制才是提高抗寒性的根本举措[21]。近年来有关茶树低温胁迫响应的分子机制发展迅速，主要围绕茶树抗寒性基因家族展开，已经鉴定的基因家族共107 个，50 个基因家族的部分成员已完成克隆鉴定，8 个基因家族已完成转基因功能验证，剩余49个基因参与了茶树抗寒性研究的荧光定量表达。从作用途径来看，各基因家族行使功能的主要方向有转录调控（转录因子家族）、活性氧清除系统、光合作用系统和Ca2+离子信号传递途径等。可见，目前有关茶树抗寒性相关基因家族的研究还不够完善和深入，未来需继续加强茶树低温响应的分子机制，完善茶树低温响应调控网络，同时推进茶树遗传转化体系的完善，为分子育种奠定基础。

4 展望

近年来，有关植物抗寒性机理以及茶树抗寒性研究发展迅速，但仍存在茶树植株再生体系不够完善、重要性状形成的分子机理和调控机制研究缺乏，特别是对信号转导的机制、基因的调控表达及其表达产物与植物抗寒性关系的研究还缺乏深入的了解等问题。未来，抗寒性种质资源收集、茶树抗寒性品种的育种栽培研究、抗寒性生理活性物质和茶树低温响应的分子机制是该领域进一步研究的重点方向。