茶树辐射育种

发布时间 : 2019-11-13
观音茶树 老茶树 老茶树的茶叶

观音茶树。

茶树辐射育种是通过辐射线照射诱发茶树产生变异,经选择培育成为新品种的一种诱变育种法。

辐射育种与传统育种方法相比,一般可使突变频率增加1000倍左右,对改变一、两个性状比较有效,具有打破旧连锁及进行染色体片断的移植、克服远缘杂交不亲和性、使用异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和,以及产生自然界极少存在的突变类型等特点。

辐射线有电离辐射和热辐射两类,茶树育种上一般用电离射线,如γ-射线,В-射线等作为诱变因素。主要过程包括:亲本选择、材料处理、鉴定选择,其余步骤用于一般育种。

亲本选择:宜选用综合性状优良,缺点少的亲本作试验材料,辐射处理材料一般用茶树实生苗或扦插苗,插穗、腋芽等,用种子和苗木作辐射处理的占多数。

辐射处理:有外照射和内照射两类。急性外照射采用半致死剂量(LD50)或临界剂量(LD40)。茶树休眠种子的辐射临界剂量为0.4-0.8万伦琴;一年生幼苗为0.3-0.5万伦琴,缓性辐射为10-30伦琴/日。内照射用P32或S35处理种子时,应事先求得种子含水量,如用P32溶液,应按种子含水量折算放射性溶液的使用量,浓度为0.02微居里/毫升。

鉴定选择:辐射处理后的茶树种子、苗木当代(M1)表现发芽迟,成苗率低,生长弱,叶片有变态。种子和营养器官是多细胞结构,辐射处理后不是整个胚或营养器官都发生突变,故在当代或后代中会有无性分离现象出现。

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茶树育种


茶树育种以茶树不同种质资源为材料,运用遗传学及其它自然科学的理论、方法与技术选育茶树新品种的途径和方法。内容包括:①茶树种植资源的搜集、研究和利用;②新品种的选育;③良种繁育和推广等三个连续性的阶段。

1、育种目标:茶树是异花授粉的多年生木本植物,遗传物质的杂合性强,所需的育种时间长,一般在20年以上,茶叶又是一种商品性产物,茶类繁多,各茶类的品质标准与茶树本身的芽叶特征和所含各种化学成分的多少以及组成的比例有密切关系,从而增加了茶树育种的复杂性和艰巨性。需针对不同地区的自然条件和不同茶类的品质特点:

①不同茶类的品质指标;

②不同茶类的产量指标;

③适于机械化的株型结构;

④适应本地区所需的抗逆性的要求;

⑤注意选育同一茶类中的早、中、晚品种的搭配;

⑥注意选育制茶品质特色如色、香、味、形,特别是高香型品种的搭配。

2、育种原始材料是育种的物质基础,掌握品种资源的多少和对其研究的深度,是决定能否达到育种质量目标和提高育种工作效率,取得成果的首要关键。育种的原始材料,主要是发掘和利用现有的自然变异材料,如野生茶树、栽培茶树的群体或单株,以及近缘植物等。但也可以利用有性杂交、无性杂交、信息性育种、诱变育种等变异材料育成新的类型。中国是茶树原产地,截至1981年底止,已经搜集并在活体保存的品种、品系、单株、野生种、近缘植物等计660个。

3、育种途径和方法:茶树繁殖方式不同,品种一般划分为有性系品种和无性系品种。用种子繁殖后代的品种称为有性系品种;用营养器官繁殖后代的品种称为无性系品种。在营养器官繁殖方式中,应用最广泛的是短穗扦插法,这是中国福建省茶农在17、18世纪首创的,已在世界各主要产茶国家广泛应用。还可以把两个无性系育种互相进行有性杂交,在其后代中又进行单株选择。这是茶树常规育种中最常用的一种方法。

4、良种繁育:自20世纪50年代以来,中国在各地发掘了不少地方良种和选育出许多新品种。福建省的福鼎大白茶、政和大白茶、铁观音、水仙、毛蟹、梅占等无性系地方良种,经当地大量繁殖,已推广至中国各产茶省;云南省的云南大叶种、广东省的饶平水仙、安徽省的祁门槠叶种、浙江省的鸠坑种等地方有性群体良种,在中国不少省份均有较大或部分面积推广;湖南省育成的槠叶齐无性系品种也在该省全面推广。为了继续解决育种时间长的难题和满足良种多样化的需要,应加强下述4个问题的研究:

①有计划地发掘和摸清野生(包括近缘种)和栽培茶树的品种资源,研究其遗传性状和特性,为育种提供丰富的物质基础;

②提出新的育种目标育成特别早生的、更高产优质、抗病虫的和具有特殊香味的新品种;

③除一般的育种方法外,采用生物工程新技术,确立组织培养法,开发细胞水平的新育种法;

④继续研究和开发茶树品种早期鉴定法和快速繁育后代技术,以提高育种效率。

茶树杂交育种


茶树杂交育种是将具有不同遗传特性的茶树亲本,通过有性杂交途径,产生杂种群体的变异,再经选择,培育出茶树新品种的一种育种方法。

杂交亲本的选配关系到杂交育种的成败和育种水平。一般原则是:

①亲本性状能相互取长补短,而且优良性状要突出;

②亲本对当地环境条件的适应性,尤其是选作母本的材料要有较强的适应能力;

③双亲的开花期要比较一致,母本的结实能力要比较强;

④育种目标要求的主要性状,至少应有一个亲本中表现突出,而且遗传力较大;

⑤亲本的亲缘关系和生态型,一般亲缘关系远或生态型差异大的亲本杂交,其后代的遗传基础更为丰富,出现超亲本的机率更大。

在茶树杂交育种中,主要采用简单杂交与回交两种方法。杂交后代的选择,主要采用单株选择法,应从苗期开始。苗期选择是根据某些相关性状来进行的。凡发根性能良好,茶苗高度适中,分枝与叶量较多,叶片大小中等,营养生长期长,腋芽萌发力强以及抗逆笥强的杂种后代,往往有较大希望育成高产稳产良种。

对入选的优良单株或类型,要及时进行扦插繁殖,布置品系比较试验。

韩国茶树育种技术


韩国茶树种植历史悠久,相传是由中国引入,茶叶多为中小叶种。韩国主产绿茶,80%的茶园是当地群体种,20%是从其他国家引进的无性系品种。宝城茶叶研究所采用系统选育的方法,已经开发了7个无性系新品种。目前,在韩国最常用的是自然选种和杂交育种两种方法,另外,在组织与器官培养、分子标记、转基因育种等方面,也取得了较大进展。现将韩国的茶产业概况、茶树种质资源、育种技术、良种繁育与推广等方面内容简要介绍如下。

1.茶文化发展概况

韩国位于皿洲朝鲜半岛南部,一年四季分明,地形多为丘陵和平原,产茶地区集中于南部地区,茶叶多为中小叶种。韩国茶文化历史悠久,传说早在公元48年的卡亚( Kaya)王朝,茶树由中国传人韩国迄今已超过2000年。韩国现存的史书里最早有关茶叶的记载是在公元828年,新罗( Silla)王朝的使者Daryum将茶籽从中国传人韩国,国王Hungduk命人将这些茶籽播种于吉日( Jiri)山下。在新罗和随后的高丽( Goryeo)王朝时期,茶与佛教相结合,种茶与饮茶之风兴盛,点茶逐渐形成并流行,茶馆兴起,茶文化日益繁荣。高丽在吸收消化中国的茶文化后,开始形成了本民族特色的茶文化,这个时期是朝鲜半岛茶文化的最辉煌时期。在进入朝鲜王朝后,茶文化受到了反佛教和亲儒学政策的压迫,另外,加上过度的茶叶税收,严寒等自然灾害频发,以及来自酒和咖啡行业的竞争,茶叶发展举步维艰。近代,由于朝鲜半岛战争频繁,使得韩国的茶叶研究滞后了数十年时间。直到上世纪70年代,随着西方文化的不断涌入,韩国一批新兴茶叶企业家为茶产业的复苏奠定了基础。

韩国主产绿茶,99%以上产量均为绿茶,近年来红茶和乌龙茶也有少量生产,位于西南部的宝城( Boseong)是全国最大的茶叶生产地。韩国茶叶出口量非常小,占世界茶叶出口量的O.l%不到,几乎所有的茶叶都出口到中国。从上世纪80年代至今,短短二十几年间,韩国茶产业得到了飞速的发展,茶叶种植面积和产量均成倍增长,2009年是1985年的8-9倍,而茶农数量整整增长了60倍。表l是近十年来,韩国的茶园面积、茶叶产量和进出口量的统计表。

2.茶树种质资源收集保存和主要茶树品种

韩国对茶叶的系统研究开始于1992年,宝城地区成立了第一个茶叶研究所,主要从事茶树育种、栽培、加工等研究工作。2004年,农村振兴厅( RuralDevelopment Administration.RDA)下属的国立作物科学研究所( National Institute of Crop Science,NICS)木浦试验站( Mokpo Experiment Station,MES)成立了茶叶研究室。1988年,木浦试验站收集了700余株茶树资源,随后进行了观察,挑选出其中表现良好的个体。1994-1998年,宝城茶叶研究所收集了2300份茶树种质资源,并对性状特征进行调查,建立了茶树特征数据库。2004年,国立作物科学研究所开始了一项育种计划,旨在从全国各地收集的茶树中,选择约3000份优质的茶树种质资源。计划实施后,从国内12个产茶区共收集了16700株无性系茶树和71.5公斤茶籽,进行生物学特性调查研究。除此之外,韩国林业研究所和庆北( Kyungpook)国立大学一直致力于茶树资源收集、保护遗传多样性、遗传资源的利用等工作,并将收集到的茶树资源进行超低温冷冻保存(-196C)。

韩国本地品种相对较少,80%的茶园种植的是当地群体种,17%是从日本引进的无性系品种薮北(Yabukita),剩余3qv是来自其他国家的无性系品种。目前,宝城茶叶研究所采用系统选育的方法,已经开发了7个无性系新品种,分别是 Bohyang.Myungseon、Chamnok、Seonhyang、Mihyang、Jinhyang和Oseon。

3.茶树育种技术

在韩国,目前最常用的是两种育种方法,一种是自然选种,一种是杂交育种。自然选种是直接从茶树苗圃现存的遗传变异中进行选择;杂交育种是根据育种的目标,如高产抗病等,选择合适的亲本,有目的地去创造所需的变异。由于茶树是多年生木本植物,育种周期较长,通常需要18 ~24年,而政府近期一项育种计划是提高茶树新品种开发效率,将育种年限缩短为10-13年,计划主要从个体选择、无性繁殖、区域试种三个阶段缩短育种时间。

随着茶树育种技术的不断发展,20世纪90年代,韩国学者Park等利用茶树茎尖作为外植体,在6种不同的培养基中添加各种激素,对诱导效果进行了研究。结果表明,在MS培养基上加5VM BA(苄基氨基嘌呤)、2iP(2-异戊烯腺嘌呤)和TDZ(噻二唑苯基脲)获得最佳分化率;在MS培养基上添加30斗M IBA(吲哚乙酸),愈伤组织发芽和生根均有不错的效果。随后,Lim等人用茶树的胚,在培养基中分别加入5-20VM的细胞分裂素进行研究。结果表明,在1/2或1/4 MS培养基上加入10VM IBA,诱导效果最佳,并成功得到体细胞胚。

由于土地日益减少、环境条件恶化、人们需求提高等因素,迫切需要更快速高效的育种新方法。目前韩国的一项育种计划是利用新兴的转基因技术,培育功能性成分含量高、抗虫抗病的茶树新品种,特别是抗寒抗冻品种的开发。Lim等人用农杆菌介导法,将CLP防冻蛋白转化到到pGA748质粒后,导入到农杆菌LBA4404,对茶树体细胞胚进行侵染,用50mg/L的卡那霉素对愈伤组织进行转化筛选。用NPT-II(新霉素磷酸转移酶II)和C凹特异引物进行PCR和 Southem杂交进行检测后,证实成功获得愈伤组织的基I目转化。克服了种种再生困难后,进一步得到转基因植株。经栽培后进行-4℃冷冻12小时的抗寒试验,结果表明,转基因植株具有耐寒抗冻的特性。

上世纪末,DNA分子标记的出现,克服了形态学选种受外界环境如土壤、气候等因素的影响较大的缺点,且遗传稳定、数量丰富、鉴定快速准确,在茶树遗传育种上具有重要的应用价值。韩国在茶树分子标记辅助选择( molecular marker-assisted selection,MAS)育种这方面已取得了一些进展。科研人员利用RAPD(随机扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段的长度多态性)等分子标记评估不同茶树种质资源的遗传关系。Lee等(1995)利用20个引物产生的特异性 RAPD标记充分鉴别了48个韩国自生茶树和日本绿茶品种。另外,Lee和Nou( 1999)对韩国自生茶树cpDNA(叶绿体DNA)限制性片段进行了研究,cpDNA与核DNA相比,在进化上具有保守性,非编码区比编码区揭示更高的进化率,因此对cpDNA序列的比较也成为研究茶树系统分类和演化的一种有效手段。

4.茶树良种繁育与推广

在茶树幼苗阶段,由于韩国特有的气候条件,高温晒伤和严寒冻伤频发,因此,日本的隧道式扦插法在韩国并不适用。为解决这个问题,韩国开发了“密闭双层遮阳隧道状不浇水两叶扦插法”,现已在大部分地区推广运用。夏季高温时可以通过双层遮阳减轻伤害,冬季严寒聚乙烯隧道发挥保温作用保护茶苗,且隧道比温室可减少一半的费用。这种方法最佳扦插时间是在六月中下旬,插穗发根时间45-60天。

近年来,韩国政府对茶产业的发展做出了巨大努力,以提高本国竞争力。在茶树栽培管理上,规模化经营,实现茶叶采摘加工机械化;引入环保耕作的方法,加强农业基础设施建设,减少自然灾害所造成的损失;选育优质高产的茶树新品种,建立无性系良种茶园。另一方面,降低生产成本,以更低的价格提供优质的产品,确保价格上的竞争优势;实现产品多样化,以满足不同消费者的需求;同时大力发展茶文化,提高韩国绿茶的国内消费量。

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