茶树育种抗性鉴定

发布时间 : 2021-04-21
老茶树 观音茶树

老茶树。

茶树育种过程中对抵抗不良环境因子所表现的能力进行鉴定的方法。主要包括对抗寒性、抗旱性、抗病性与抗虫性的鉴定。

抗寒性鉴定:

茶树不同品种抗寒性差别很大,南方类型的大叶种只能忍受-3--5℃的低温。北方类型的中、小叶种能忍受-15--18℃的低温。主要方法有:

(1)、5级评分法:

1级 茶芽和叶片在5%以内受害;

2级 茶芽和叶片有5-25%受害,1年生枝条在5%以内受冻;

3级 茶芽叶片有25-50%受害,1年生枝条有5-25%受害,骨干枝受害在5%以内;

4级 茶芽和叶片有50-75%受害,1年生枝条有25-50%受害,骨干枝有5-25%受害,地上部受害在5%以内;

5级 茶芽和叶片受害达75%以上,1年生枝条有50%以上受伤,骨干枝有25%以上受害,地上部受害在5%以上。

(2)、叶片组织结构鉴定:叶片表皮角质膜厚度是茶树抗寒性标志,用角质膜与叶全厚比值、角质膜与海绵组织比值大小,可以鉴定抗寒性强弱。生化成分含量多少也可以鉴定不同品种抗寒性强弱;氨基酸含量高,尤其是其中茶氨酸含量高,叶绿素总量含量高,茶多酚含量较低,酚氨比较少,儿茶素组成中的L-EGC含量较高,抗寒性强,反之,抗寒性弱。

抗旱性鉴定:

①萎蔫系数测定法:计算公式:萎蔫系数=(无效水量÷土壤干重)×100土壤含水量越少,即萎蔫系数越小,表示茶树吸水能力越强,抗旱性就越强。

②根系深度鉴定法:大多数无性系茶树的根系多分布在56-110cm以内,在此范围内,抗旱能力随着根深增加而加强。

(3)、5级评分法:

1级 植株生长正常,枝叶全部没有受害(或仅有个别叶片受害),产量稳定;

2级 受害较轻,约10%左右的叶片受害;

3级 受害较重,叶片部分脱落,树冠表层叶片约1/2-1/3发生焦伤;

4级 受害严重,叶片大部分或全部枯焦或脱落,枝梢干枝;

5级 受害极严重,枝叶全部枯焦或整株死亡。

抗病虫性鉴定:

(1)、直接鉴定法:根据病虫害的受害程度分为5级,每级依次用0、1、2、3、4为其代表值。如:

1级:叶片完全无病虫害,设其代表值为“0”;

2级:被害叶片在25%以下,代表值为“1”;

3级:被害叶片在25-50%,代表值为“2”;

4级:被害叶片在50-70%,代表值为“3”;

5级:被害叶片在75%以上,代表值为“4”。

然后按下列公式计算病(虫)情指数。

病(虫)情指数={∑(被害级植株×代表值)÷(调查植株总数×受害最重级代表值)}×100

病(虫)情指数愈高,病(虫)情就愈严重,根据指数高低可以鉴定不同品种抗病虫力的强弱。

(2)、间接鉴定法:一般是根据叶片化学成分含量与组织解剖结构进行鉴定。多酚类含量高而含氮量少则抗病性强,反之,则抗病性弱。叶片角质膜增厚抗病力强。抗炭疽病强的茶树品种,一般叶片的角质膜都较厚而硬,多酚类含量也较高。叶片厚而硬,角质膜厚对长白蚧、小绿叶蝉、茶橙瘿螨、茶细蛾、茶尺蠖、茶卷叶蛾等多种害虫均具有抗性,无性系毛蟹品种具有这个特性。茶树叶片角质膜厚对茶芽枯病、白星病、薄斑病、赤星病、轮斑病等有抵抗性。

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茶树杂交育种|茶树杂交育种技术


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茶树杂交育种概况杂种优势是生物界的普遍现象 ,杂种优势利用 ,已成为当前茶树育种的主要途径之一。印度托克莱茶叶试验站于 1 936年开始拟订严密的育种纲要 ,从中国、阿萨姆和印支三个主要变种中选出 30 0多个品系进行了大量杂交。

茶树在杂交之前,应根据育种目标和亲本选配原则确定杂交亲本及杂交组合;并准备杂交用的工具和材料,如隔离纸袋(或隔离纱框)、授粉毛笔、小广口瓶、纸牌、剪刀、镊子和记录本等。在授粉前1-2天,从父本植株上采集含苞欲放的花蕾放入培养皿或牛皮纸袋中,携回置放于干燥之处。次日早晨,即可将花粉轻轻刷下,除去杂质,收集入小广口瓶中待用。为了防止自然杂交与自交,必须在母本花朵未开放之前进行套袋隔离与去雄,或用特制纱框进行全株隔离。隔离袋宜用不易破损的透明或半透明纸制成。隔离纱框用木架与尼龙纱制成。去雄工作在母本花朵快要开放时进行。去雄之后便可用毛笔进行授粉,因这时柱头分泌粘液,能使花粉获得良好的发芽条件,有助于提高杂交结实率。授粉工作要选择无风的晴天,最好在上午8-10时进行完毕。授粉之后,立即挂上纸牌,并写明父母本名称和授粉日期,以便查考。授粉后一星期左右,便可去袋(框),以利受精后的子房在自然条件下正常发育。据浙江农业大学茶学系观测,人工杂交幼果脱落率高达60%以上,每年11月到次年2月是落果最多的时期。因此,要加强授粉后的管理工作,特别应注意采取防冻措施。其次,还应提高磷、钾肥的比例,以促进茶果的生长发育。

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。

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。

茶树辐射育种


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。

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。

茶树无性系育种


茶树无性系育种采取单株育种与无性繁殖相结合育成新品种的育种方法。应用无性系育成的茶树品种,称为茶树无性系品种或茶树无性繁殖系品种。能反映母树的遗传性,可以保持茶树良种的优良性状,繁殖速度快,繁殖周期短,而且在苗期就可以通过扦插育苗进行繁殖,繁殖系数较高。自从茶树短穗扦插推广成功后,茶树无性系育种,就是“单株选种——扦插繁殖”的选育方法。育种方法如下:

一、收集原始材料。

二、选拔优良单株:根据育种目标,在原始材料中选拔优良单株,做好标记,进行观察。观察内容主要有发芽迟早、长势长相、发芽密度、芽叶性状、丰产性、适制性、抗逆性等。

三、初步繁殖和育苗选拔:经初步观察表现突出的优良单株,分株进行扦插繁殖,采取以苗育苗的办法,增加苗木的数量,以便布置初试苗圃或比较试验。在扦插育苗阶段调查观察扦插成活率、成苗率、苗高、苗茎粗、分枝数、着叶数、抗逆性、根系发育状况等,出苗前,分株系选拔。

四、初步比较试验:对入选单株,并已扦插繁殖少量苗木者,可布置初步比较试验。应以当地优良品种或推广良种作为对照,以资比较。观察项目主要有发芽迟早、芽叶性状、产量、适制性、抗逆性等。

比较试验:单株观察和苗期选拔优异,已有一定数量的扦插苗木的株系或经初步比较试验表现突出的品系,以相同苗龄的当地良种或推广良种作对照,布置品种比较试验。要求有三个以上的重复,每个小区面积在0.02亩以上。鉴定内容有:生育特性、抗逆性、丰产性、适制性、繁殖特性等。

区域试验:通过品种比较试验或初步比较试验选出的优良品系,在育种服务地区,按区域试验的要求,选点进行区域试验,以确定优良品种生态适宜区域和推广地区。

审定推广:经过区域试验的茶树新品种,报省或全国茶树品种审定委员会审定,审定通过者按其适宜地区繁育推广。

茶树多倍体育种


茶树多倍体育种:人工诱使茶树染色体数成倍增加,经过选育,以育成茶树新品种的一种育种方法。多倍体茶树由于染色体加倍,叶绿素含量增加,光合作用增强,单位面积上积累的糖分等生化成分显著提高,因而茶树抗寒性和抗旱性能增强。还由于染色体加倍,茶树体内碳水化合物含量增加,对茶叶品质育种也具有重要意义。多倍体茶树的形态特征是叶长、叶宽、叶厚、叶面积较二倍体茶树大、气孔直径大、气孔密度小、花粉增增大,三倍体茶树能观察到巨大的花粉粒。

多倍体茶树除自然产生的以外,人工引变茶树多倍体采用得最多的,是利用秋水仙碱处理萌动的茶籽或处理茶树新梢顶芽。秋水仙碱浓度高低和处理时间长短,对诱发茶树产生多倍体的百分率影响很大。

多倍体茶树的繁殖要采用无性繁殖途径,以保持染色体倍数不发生变异。多倍体茶树孕性低、结实少,采用种子繁殖经济效益差,特别是三倍体茶树不能结实、或结实率极低,只有采用无性繁殖。能结实的四倍体、五倍体等多倍体茶树,如果要采用种子繁殖,必须建立严密的隔离采种园,严格控制授粉,防止与二倍体茶树自由授粉,导致染色体倍数改变,因为四倍体与二倍体杂交,后代即为三倍体,三倍体经济价值小于四倍体,而且导致不孕。三倍体与二倍体杂交有可能恢复孕性,但杂交后代有一部分成为二倍体,这样就会使三倍体茶树发生混杂,也降低三倍体茶树的经济价值,根据引变的多倍体茶树纯度不同,多倍体茶树育种程序,可采用茶树单株选择法或集团选择法的程序步骤。

茶树遗传育种的重要突破


茶树品种对茶叶的质量至关重要。随着茶叶市场多元化发展,常规育种已难以满足其需求。因而,采用生物技术改良培育新一代茶树品种,已成为国内外茶学研究的热点之一。“茶树多酚氧化酶基因的克隆和转化系统研究”正是在这种背景下产生的高起点、高难度的研究项目。

论文指导教师刘祖生教授介绍说,茶树富含多种次生代谢产物,其中多酚类物质具有多种重要的生理功能,在食品和医药行业具有巨大的应用潜力。多酚氧化酶与茶加工品质密切相关,不同茶类需要不同的多酚氧化酶活性,如加工红茶的品种需要较高的酶活性,而生产绿茶则希望酶活性较低。本研究要解决的问题是如何克隆茶树氧化酶基因,并建立茶树遗传转化系统,从而将有效地控制品种的适制性,提高茶叶品质。该研究选题居学科前沿,无论在理论上或应用上均具有重大意义,因而得到了国家自然科学基金和浙大生物技术研究所开放基金的立项支持。

中国茶叶学会理事长、中国农科院茶叶研究所博士生导师陈宗懋研究员认为,本研究采用nestPCR技术在国际上首次成功地克隆出与茶叶品质及人体保健密切相关的茶树多酚氧化酶基因,并在GenBank登录,这是我国茶树育种学上的一次重要突破,为今后开展茶树分子育种奠定了良好的基础。

对于克隆的多酚氧化酶基因转入茶树品种后的茶叶安全问题,专家们认为,由于多酚氧化酶是茶树体内本身就存在的物质,转入克隆基因的目的是促成多酚氧化酶在数量上的变化,这是茶叶适制性的一种调控手段,并不影响茶叶饮用的安全性。这与其他动植物转入异体基因的做法完全不同。因此不必担心其安全世问题。

近年来浙江大学茶学国家重点学科在茶树分子生物学领域成果显著,这次克隆多酚氧化酶基因获得成功,又使茶树分子育种前进了关键性的一大步。

茶树品种的划分鉴定


茶树品种的划分和鉴定

茶树品种按繁殖方式分为有性繁殖系品种和无性繁殖系品种两大类。

通过有性途径(种子)繁殖的品种称为有性繁殖系品种,简称有性系品种;通过无性途径(扦插等)繁殖的品种称无性繁殖系品种,简称无性系品种。

在茶叶生产上,常把具有较高经济价值的无性系品种称为无性系良种。有性系品种由于采用种子繁殖,幼苗主根明显,为直根系,群体中植株的性状较混杂,参差不齐;无性系品种一般采用短穗扦插繁殖,群体中各植株的性状整齐一致,短穗扦插的幼苗无主根,为须根系,根颈部有短穗遗痕,比较容易鉴别。

无性系品种的优良性状能够世代相传,具有产量高,品质优,芽叶持嫩性强,发芽整齐,芽叶的形态大小及内在品质一致,便于采摘加工等特点,因此无性系品种在茶叶生产中得到广泛推广应用。如原产福建省福鼎县的福鼎大白茶品种,尽管已有100多年的栽培历史,至今仍然是广大茶区热衷推广的良种之一。茶树品种都是在特定地区的生态条件下选育而成,在一个地区原产或选育成的品种,引种到其它地区栽培后,按适应性分为适应性品种或不适应性品种。所谓适应性是指茶树正常生长发育对栽培地区温度、光照、无霜期、降水量、土壤酸度等自然条件的要求。品种的适应性可以根据引种栽培地区该品种茶树的生长势、抗逆性、产量及品质等表现情况进行鉴定。

某品种的茶树在引种栽培地区生长发育良好,抗逆性强,芽叶持嫩性强,产量高,制茶品质优良,综合表现与原地一致,说明该品种在这一地区的适应性强。茶树品种按抗逆性分为抗逆性弱、抗逆性较弱、抗逆性强、抗逆性较强及高抗五大类品种。所谓抗逆性是指茶树对寒、旱、病、虫等不良环境因素的忍耐性或抵御能力。一般按各品种茶树叶片在以上不良环境因素下的受害程度,并结合枝干受害情况,用5分制进行抗性评分及分级的方法进行鉴定。茶树品种按萌芽期可分为特早生型、早生型、中生型和晚生型四大类,茶树品种的萌芽期通过观察越冬腋芽的萌发过程进行鉴定。越冬芽萌发过程一般分为鱼叶期、一叶期、二叶期、三叶期四个物候期。

一般一个品种20%的腋芽到达某物候期之日,就是这个品种到达该物候期的日期。萌芽期的观察需要重复三年,以福鼎大白茶品种作对照。茶树品种萌芽期观察方法有目测法和挂牌法,目测法根据经验进行估测,挂牌法选择5~10株茶树,每株选择5~10个腋芽挂牌进行观察,确定萌芽期。

在同等条件下,萌芽期比福鼎大白茶品种早5天以上的为特早生型品种,早4天以内的为早生型品种,晚5天以内的为中生型品种,晚5天以上的为晚生型品种。茶树品种按成熟叶片大小又可分为特大叶品种、大叶品种、中叶品种和小叶品种四类。叶片大小通过测量叶面积(叶长×叶宽×0.7)进行比较,叶面积在70cm2以上为特大叶品种,叶面积在40~69cm2之间为大叶品种,叶面积在21~39cm2之间为中叶品种,叶面积在20cm2以下为小叶品种。

茶树品种按产量可分为高产品种和一般品种。产量的鉴定要求在相同栽培管理条件下进行,按照采摘标准采摘鲜叶记产量,重复记载三年求平均值,并折算成单位面积产量,也可以将鲜叶产量除以4折算成干茶产量。统计产量时,绿茶品种或红茶品种按一芽二三叶的标准采摘鲜叶记产量,乌龙茶品种按新梢长到3~5叶,约70%顶叶形成开面时,采摘对夹二三叶记产量。

茶树品种按茶类适制性分为绿茶品种、红茶品种、红绿茶兼制型品种和乌龙茶品种四类,其中绿茶品种又分为显毫类绿茶品种和少毫型的龙井类扁形绿茶品种。

所谓茶类适制性是指品种固有的制约着茶叶品质的种性,也就是指茶树品种最适宜制作哪一类或几类优质茶的特性。茶树品种的茶类适制性简称适制性,它可以通过芽叶的物理特性观察和化学特性测定进行间接评估,这在茶树品种选育的早期尤其常用。物理特性是指茶树新梢上芽叶的肥瘦、大小、叶色、叶质、叶片厚薄、柔软程度、嫩度、茸毛等的特征和状态,它与成品茶的外形品质息息相关。

一般叶片小、叶张厚、叶质柔软、细嫩、色泽显绿、茸毛多的品种,制显毫类的绿茶,如毛峰、毛尖、银芽等名茶,易塑造出外形“白毫满披、银装素裹”的品质特色;芽叶纤细、叶色黄绿或浅绿、茸毛少或中偏少的品种,制少毫型的龙井类扁形绿茶,如龙井茶等名茶,易形成外形扁平光滑、挺秀尖削、色泽绿翠、体表无毛的品质风格;而叶片大、节间长、芽头肥壮、芽叶黄绿色、茸毛多、叶面隆起、叶质软、叶张薄的品种,制红茶品质较好。

化学特性是指芽叶中化学成分的含量和组成,它是形成茶叶色香味的物质基础。

化学特性的测定一般按一芽三叶标准采集鲜叶,在100℃温度下蒸3分钟,80℃温度下烘干制蒸青茶样品,然后将样品磨碎进行化学成分测定。尽管茶树品种的化学特性受种植地区环境及栽培条件的影响较大,但同等条件下不同品种间的化学特性差异仍然明显。

一般茶多酚含量高,且茶多酚与氨基酸的比值(简称酚氨比)大的品种,制红茶品质优;而氨基酸含量高,茶多酚含量适宜(约16%~24%),且酚氨比小的品种,制绿茶品质优。如黔湄419品种,蒸青茶含茶多酚36.03%,氨基酸1.4%,酚氨比25.7,制红茶汤色红艳明亮,香气浓烈,滋味浓强,但制绿茶滋味浓而苦涩,说明黔湄419是适制红茶的优良品种。福鼎大白茶引种到湄潭后,春、夏季蒸青茶平均含茶多酚25.3%,氨基酸1.89%,酚氨比13.4,制多毫型绿茶外形绿翠显毫,栗香持久,但制红茶滋味淡薄,说明福鼎大白茶是适制显毫类绿茶的优良品种。

在生产中,茶树品种的适制性一般通过同一品种的鲜叶制作不同类别的茶叶,进行感官审评直接鉴定。感官审评鉴定品质时,采取评分与评语相结合的方法,先准确称取3克茶样倒入审评杯内,再冲入约150亳升沸水,浸泡5分钟开始审评。

按照五因子审评法,茶叶的品质分别按外形、汤色、香气、滋味、叶底逐项以百分制评分,并以相应的评语描述,最后再按外形、汤色、香气、滋味及叶底的品质权数计算总分,其中名优绿茶按外形30%、汤色10%、香气25%、滋味25%、叶底10%的品质权数计算总分。分数的高低便能直接反映出品种品质的优劣,即一个品种对某一茶类适制性的大小,而相应的评语则可以描绘出不同品种的制茶品质特点。由于不同茶类的品质要求不一样,而每一品种固有的适制性又制约着茶叶的品质,加之不同品种间的适制性差异较大,适制绿茶的品种不一定适制红茶,适制显毫类绿茶的品种不适宜制作少毫型的龙井类扁形绿茶。

因此,茶树品种的适制性应作为生产上用种重点考虑的指标之一,只有选择适制性对路的茶树品种,才能生产出相应优质的茶类产品。茶树品种按审定的部门可分国家级品种和省级品种。一个新育成的品种,经过萌芽期、抗逆性、产量、适制性等鉴定后,最后还要通过省级或国家农作物品种审定委员会审定,才允许在生产上大面积推广应用。

这里将国家级茶树品种审定的标准摘录如下,以便对国家级茶树品种有一个整体的了解。这个标准有3条,达到其中之一者,可审定为国家级茶树品种。

①区试产量比对照品种增加10%上,并经统计分析达到显著标准;

②产量与对照品种相近,品质明显超过对照品种;

③某些性状突出,具有特殊利用价值,产量和品质与对照品种相当。

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