茶樹(shù)生物學(xué)“十三五”進(jìn)展及 “十四五”發(fā)展方向

夏恩華 韋朝領(lǐng) 宛曉春

摘要：簡(jiǎn)要總結(jié)了茶樹(shù)生物學(xué)領(lǐng)域“十三五”期間取得的主要進(jìn)展，分析了存在的問(wèn)題，提出了該領(lǐng)域“十四五”期間的發(fā)展方向，為茶樹(shù)基礎(chǔ)生物學(xué)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：茶樹(shù);生物學(xué);“十三五”;進(jìn)展;“十四五”;發(fā)展方向

Tea Plant Biology Progress during the 13th

Five-Year Plan Period and Development

Direction in the 14th Five-Year Plan Period

XIA Enhua， WEI Chaoling， WAN Xiaochun*

State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization， Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China

Abstract： A brief summary of the main progress in the field of tea plant biology during the "13th Five-Year Plan"

period was made. Analysis of existing problems， and the development direction during the "14th Five-Year Plan"

period were presented to provide references for the research of basic tea plant biology.

Keywords： tea plant， biology， the 13th Five-Year Plan， progress， the 14th Five-Year Plan， development direction

茶樹(shù)是山茶科（Theaceae）山茶屬（Camellia）

茶組植物，富含茶氨酸、兒茶素、咖啡堿等特征性次生代謝物，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物。茶樹(shù)生物學(xué)的研究?jī)?nèi)涵主要是以茶樹(shù)為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用植物遺傳學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)和組學(xué)等學(xué)科的理論與技術(shù)，通過(guò)挖掘關(guān)鍵基因，解析生化功能，揭示分子機(jī)理，構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為認(rèn)識(shí)茶樹(shù)生命規(guī)律及發(fā)展未來(lái)茶葉科技提供科學(xué)指導(dǎo)。科技創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)茶科技的賦能，其中加強(qiáng)茶樹(shù)基礎(chǔ)生物學(xué)研究是關(guān)鍵。近5年來(lái)，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，我國(guó)茶葉工作者凝心聚力，在茶樹(shù)基礎(chǔ)生物學(xué)研究上取得了可喜的成績(jī)，特別是在茶樹(shù)基因組解析、重要功能基因分離克隆、次生代謝產(chǎn)物合成/調(diào)控及其生理功能、抗逆新機(jī)制解析等領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。本文簡(jiǎn)要回顧了“十三五”期間我國(guó)茶樹(shù)生物學(xué)領(lǐng)域的成就，并提出今后該領(lǐng)域的可能發(fā)展方向，為茶樹(shù)生物學(xué)研究提供參考。

一、“十三五”期間主要研究進(jìn)展

1. 解析茶樹(shù)及其野生近緣種基因組

茶樹(shù)（Camellia sinensis）分為狹義和廣義兩種。狹義上的茶樹(shù)主要指的是廣泛種植的栽培茶樹(shù)茶原變種（C. sinensis var. sinensis）與阿薩姆變種（C. sinensis var. assamica）[1]。廣義上指的是山茶屬之茶組植物（section Thea），共計(jì)12種，除栽培型茶樹(shù)原變種與阿薩姆變種外，還有許多諸如大理茶（C. taliensis）、厚軸茶（C. crassicolumna）等茶樹(shù)的野生近緣種?！笆濉逼陂g，我國(guó)涉茶高校和科研院所在茶樹(shù)基因組研究領(lǐng)域取得了系列進(jìn)展，推動(dòng)茶樹(shù)功能基因組學(xué)、茶樹(shù)起源和遺傳多樣性、茶葉特征性次生代謝物形成機(jī)理等重大基礎(chǔ)生物學(xué)問(wèn)題的研究，促進(jìn)了世界對(duì)茶的認(rèn)識(shí)、傳播和利用。

（1）解析了茶樹(shù)阿薩姆變種的基因組

茶樹(shù)阿薩姆變種是我國(guó)西南地區(qū)及周邊國(guó)家的主要栽培型茶樹(shù)，屬喬木型，葉大，適制紅茶和普洱茶。2017年6月，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所高立志團(tuán)隊(duì)以云抗10號(hào)茶樹(shù)品種為材料，解析了栽培茶樹(shù)阿薩姆變種的參考基因組，開(kāi)啟了茶樹(shù)基因組學(xué)研究的序幕[2]。研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)阿薩姆種基因組大小約為3.02 Gb，重復(fù)序列含量極高，約占整個(gè)基因組的80.90%，其中LTR轉(zhuǎn)座子長(zhǎng)期緩慢擴(kuò)增是導(dǎo)致茶樹(shù)基因組變大的主要原因。茶樹(shù)基因組近期曾經(jīng)發(fā)生過(guò)一次全基因組重復(fù)事件，并且通過(guò)顯著性地?cái)U(kuò)增與黃酮、萜類(lèi)物質(zhì)生物合成及抗病基因來(lái)影響其兒茶素含量分布、茶葉風(fēng)味和茶樹(shù)的全球生態(tài)適應(yīng)性。研究還對(duì)25種山茶屬代表性植物的兒茶素類(lèi)化合物、茶氨酸和咖啡堿含量進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，茶組植物和非茶組植物在兒茶素類(lèi)化合物和咖啡堿含量上差異明顯;進(jìn)一步基因表達(dá)和進(jìn)化分析表明，兒茶素類(lèi)化合物代謝通路和咖啡堿代謝通路基因的表達(dá)模式和序列變異可能是造成該現(xiàn)象的主要原因，與茶葉的品質(zhì)和適制性密切相關(guān)。

（2）解析了茶樹(shù)原變種的基因組

茶樹(shù)原變種是目前栽培最為廣泛的茶樹(shù)類(lèi)型，具有葉小、分布廣、適制性高等特點(diǎn)。2018年3月，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)宛曉春團(tuán)隊(duì)以舒茶早為材料破譯了茶樹(shù)原變種的基因組[3]。通過(guò)比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，栽培茶樹(shù)與獼猴桃的物種分化時(shí)間大約發(fā)生在8 000萬(wàn)年前，茶樹(shù)原變種與阿薩姆變種的物種分化時(shí)間發(fā)生在38萬(wàn)～154萬(wàn)年前。與阿薩姆變種類(lèi)似，茶樹(shù)原變種基因組近期曾發(fā)生過(guò)一次全基因組重復(fù)事件，且該事件及后續(xù)串聯(lián)復(fù)制導(dǎo)致了大多數(shù)次生代謝相關(guān)基因拷貝數(shù)顯著擴(kuò)增。研究還首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了一個(gè)參與茶氨酸合成的關(guān)鍵酶基因（CsTSI）具有體外合成茶氨酸的酶活性。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所陳亮團(tuán)隊(duì)和安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)宛曉春團(tuán)隊(duì)還分別對(duì)茶樹(shù)舒茶早基因組組裝的連續(xù)性和基因注釋的完整性進(jìn)行了提升，獲得了茶樹(shù)全基因組重復(fù)事件對(duì)茶葉品質(zhì)和抗性形成深入的認(rèn)識(shí)[4-5]。

2020年4月，宛曉春團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步以舒茶早為材料，利用單分子測(cè)序和染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)，獲得染色體級(jí)別的茶樹(shù)原變種參考基因組序列，與前期報(bào)道的茶樹(shù)基因組草圖相比，該基因組組裝的準(zhǔn)確性與完整性都得到極大的提升[6]?；诟哔|(zhì)量的茶樹(shù)參考基因組序列，研究發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)基因組高含量的重復(fù)序列不僅是其基因組龐大的主要原因，而且還可通過(guò)內(nèi)含子插入使得基因平均長(zhǎng)度增加和部分重復(fù)基因的功能發(fā)生分化。該研究還通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外81份代表性茶樹(shù)樣品進(jìn)行深度測(cè)序，構(gòu)建了首張代表性栽培型和野生型茶樹(shù)的基因組變異圖譜，發(fā)現(xiàn)所選取樣品被清晰地分為阿薩姆類(lèi)型、中國(guó)種類(lèi)型和野生類(lèi)型;來(lái)自國(guó)內(nèi)不同地區(qū)的茶樹(shù)遺傳多樣性研究結(jié)果支持了我國(guó)茶樹(shù)的西南起源假說(shuō)，同時(shí)鑒定得到一些與茶葉品質(zhì)和茶樹(shù)抗逆性密切相關(guān)的候選馴化基因，為我國(guó)未來(lái)茶樹(shù)優(yōu)異種質(zhì)資源的科學(xué)保護(hù)、茶樹(shù)重要農(nóng)藝性狀基因發(fā)掘、茶葉健康功效成分開(kāi)發(fā)利用和遺傳育種研究提供了高質(zhì)量數(shù)據(jù)資源和理論依據(jù)。

2020年4月，以碧云為材料，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)高立志團(tuán)隊(duì)獲得了茶樹(shù)原變種碧云染色體級(jí)別的參考基因組[7]。該研究通過(guò)系統(tǒng)鑒定茶樹(shù)全基因組范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)座子，繪制了茶樹(shù)基因組重復(fù)序列的全景圖，發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)原變種和阿薩姆種基因組中LTR逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子經(jīng)歷了較為相似的進(jìn)化歷史。與長(zhǎng)期而緩慢進(jìn)化的LTR逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子Ty1-copia超家族不同的是，Ty3-gypsy超家族的少數(shù)家族（如Tat 和Tekay）近100萬(wàn)年的快速擴(kuò)增是茶樹(shù)基因組變大的主要驅(qū)動(dòng)力。該研究還發(fā)現(xiàn)非自治 LTR 逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的迅速崛起主要是通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性地利用同家族自治的 LTR 逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的逆轉(zhuǎn)錄酶來(lái)完成轉(zhuǎn)座和擴(kuò)增的這一有趣現(xiàn)象，為今后深入認(rèn)識(shí)植物L(fēng)TR逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的起源、變異、進(jìn)化提供了新的思路。

2020年9月，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所楊亞軍團(tuán)隊(duì)以龍井43為材料，利用自主開(kāi)發(fā)的三代組裝軟件WTDBG結(jié)合Hi-C等技術(shù)，獲得了茶樹(shù)原變種龍井43約3.26 Gb的參考基因組，注釋得到33 556個(gè)高質(zhì)量的蛋白編碼基因[8]。研究發(fā)現(xiàn)，大量與茶樹(shù)抗病、風(fēng)味代謝和自交不親和相關(guān)的基因家族在龍井43基因組中發(fā)生了顯著擴(kuò)張，且與抗逆等相關(guān)基因受到強(qiáng)烈的正選擇。以高質(zhì)量的龍井43基因組為切入點(diǎn)，該研究還對(duì)來(lái)自世界不同國(guó)家和地區(qū)的共計(jì)139份代表性茶樹(shù)材料進(jìn)行了深度重測(cè)序，系統(tǒng)構(gòu)建了栽培茶樹(shù)的群體結(jié)構(gòu)及其進(jìn)化歷史。發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)栽培區(qū)域的擴(kuò)張和引種馴化顯著增加了茶樹(shù)種群間的雜合性和基因流;揭示了茶樹(shù)原變種和阿薩姆變種在馴化過(guò)程中的選擇方向存在差異;相比阿薩姆變種，茶樹(shù)原變種中與風(fēng)味相關(guān)的萜烯類(lèi)代謝基因和抗病基因在馴化過(guò)程中更傾向于受到強(qiáng)烈的選擇。

2021年5月，以烏龍茶適制品種黃棪為材料，福建農(nóng)林大學(xué)葉乃興團(tuán)隊(duì)利用第三代單分子測(cè)序技術(shù)結(jié)合ALLHiC算法，獲得茶樹(shù)原變種黃棪二倍體染色體級(jí)別基因組與單體型染色體級(jí)別基因組[9]。研究發(fā)現(xiàn)，烏龍茶品種黃棪與舒茶早和龍井43品種之間存在廣泛的結(jié)構(gòu)變異，包含大量諸如萜烯類(lèi)合成酶等與香氣途徑相關(guān)的基因，可能與黃棪的高香品種特性有關(guān)。此外，福建農(nóng)林大學(xué)劉仁義、楊貞標(biāo)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所陳亮團(tuán)隊(duì)還利用136個(gè)代表性茶樹(shù)資源的轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)數(shù)據(jù)，深入研究了茶樹(shù)種群與特殊代謝物之間的關(guān)系，為闡明茶樹(shù)中特殊代謝物的多樣性形成機(jī)理奠定了基礎(chǔ)[10]。

（3）解析了栽培茶樹(shù)野生近緣種的基因組

2020年7月，以采自云南保山深山中的一株野生茶樹(shù)為材料，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)聞瑋瑋團(tuán)隊(duì)完成了首個(gè)高質(zhì)量染色體級(jí)別的茶樹(shù)野生近緣種DASZ基因組[11]。研究發(fā)現(xiàn)，相比舒茶早基因組，DASZ基因組注釋出更多的R基因，可能與其抗逆性密切相關(guān)。利用來(lái)源于中國(guó)16個(gè)省份共計(jì)217份茶樹(shù)種質(zhì)資源的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，研究還揭示了中國(guó)茶樹(shù)育種中存在諸如福鼎大白茶和鐵觀音等數(shù)個(gè)骨干親本;茶樹(shù)種質(zhì)資源間基因交流頻繁，遺傳多樣性豐富。鑒定出176個(gè)與茶樹(shù)兒茶素類(lèi)化合物生物合成顯著關(guān)聯(lián)的遺傳變異位點(diǎn)和關(guān)鍵基因。選擇性清除分析發(fā)現(xiàn)，古茶樹(shù)和栽培種在遺傳和代謝水平上并未顯著分化，暗示著茶樹(shù)在風(fēng)味品質(zhì)上可能未受到長(zhǎng)期定向的人工選擇。此外，該團(tuán)隊(duì)還通過(guò)單精子測(cè)序技術(shù)構(gòu)建了福鼎大白茶品種的全基因組單體型，為茶樹(shù)和其他多年生木本植物的群體遺傳分析、品種選育以及基因表達(dá)調(diào)控研究提供了新的思路[12]。

（4）構(gòu)建了茶樹(shù)基因組及生物信息學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)

隨著茶樹(shù)基因組序列的公布，大量與茶葉品質(zhì)形成及茶樹(shù)生長(zhǎng)生理相關(guān)的數(shù)據(jù)呈指數(shù)式增長(zhǎng)，如何有效整合并加以利用這些數(shù)據(jù)，以促進(jìn)茶樹(shù)重大基礎(chǔ)生物學(xué)問(wèn)題的解決，是當(dāng)前茶葉工作者面臨的主要問(wèn)題。為此，以茶樹(shù)基因組圖譜為框架，“十三五”期間先后構(gòu)建了TPIA（Tea plant information archive）[13]、TeaPGDB（Tea plant genome database）[14]茶樹(shù)基因組數(shù)據(jù)庫(kù)。以茶葉代謝和健康功效數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別構(gòu)建了TMDB（Tea metabolome database）[15]、TBC2health[16]、TBC2target[17]數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，茶樹(shù)可變剪切數(shù)據(jù)庫(kù)TeaAS（Tea alternative splicing database）[18]近期也上線運(yùn)行。茶樹(shù)基因組及相關(guān)生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建與開(kāi)放運(yùn)行，不僅有助于推動(dòng)茶樹(shù)功能基因組學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)和群體遺傳學(xué)等研究，而且將進(jìn)一步促進(jìn)茶學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的國(guó)際交流與合作。

2. 克隆了一批與茶葉品質(zhì)和茶樹(shù)抗性相關(guān)的功能基因

（1）克隆了茶氨酸合成的關(guān)鍵基因CsTSI

茶氨酸是茶樹(shù)特征性非蛋白質(zhì)氨基酸，是茶樹(shù)新梢芽葉中游離氨基酸的主要組成成分，占茶葉干重的1%～2%，決定茶葉鮮爽味，具有松弛神經(jīng)、減輕焦慮、增強(qiáng)免疫力等健康功效[19]。為了揭示茶氨酸的合成機(jī)理，研究人員在解析茶樹(shù)原變種基因組的基礎(chǔ)上，鑒定出1個(gè)控制茶樹(shù)茶氨酸生物合成的關(guān)鍵酶基因CsTSI（Theanine synthetase）[3]。該基因?yàn)楣劝滨０泛铣擅窱I型，編碼848個(gè)氨基酸，與腐臭假單胞菌（Pseudomonas taetrolens）的GS（Glutamine synthetase）基因序列高度相似。通過(guò)表達(dá)模式分析、乙銨誘導(dǎo)處理、轉(zhuǎn)基因等實(shí)驗(yàn)均證明了CsTSI具有體外合成茶氨酸的酶活性。CsTSI基因的克隆不僅為培育高茶氨酸茶樹(shù)品種提供了一個(gè)重要新基因，也為揭示茶樹(shù)茶氨酸調(diào)控的分子機(jī)制提供了新線索。

（2）克隆了苦茶堿合成關(guān)鍵基因CkTcS

咖啡堿是成茶的主要苦味物質(zhì)，在茶樹(shù)體內(nèi)主要通過(guò)“黃嘌呤核苷→7-甲基黃嘌呤核苷→7-甲基黃嘌呤→可可堿→咖啡堿”代謝途徑合成。咖啡堿具有興奮神經(jīng)、祛除疲勞及增加心血管系統(tǒng)活動(dòng)等健康功效，但攝入過(guò)量咖啡堿會(huì)引起一定的副作用[20]。因此，研究茶樹(shù)咖啡堿代謝途徑及其分子機(jī)理，培育低咖啡堿茶樹(shù)新品種具有重要意義。咖啡堿與苦茶堿具有高度相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)。研究表明，咖啡堿可在諸如苦茶等稀有茶樹(shù)中發(fā)生C8氧化和N9位置的甲基化修飾轉(zhuǎn)化為苦茶堿[21]，但催化N9的甲基化酶和C8的氧化酶目前尚未報(bào)道。研究人員從普洱茶和苦茶中分離并克隆了一個(gè)控制茶樹(shù)苦茶堿生物合成的重要基因CkTcS（Theacrine synthase）[22]。該基因具有N9-甲基轉(zhuǎn)移酶活性，可利用1，3，7-三甲基尿酸而不是咖啡堿作為底物合成苦茶堿，證實(shí)咖啡堿的C8氧化發(fā)生在N9甲基化之前。CkTcS復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)解析進(jìn)一步驗(yàn)證了R226、I241和C270是影響CkTcS N9-甲基轉(zhuǎn)移活性的關(guān)鍵氨基酸殘基。CkTcS基因的克隆為今后培育富含苦茶堿茶樹(shù)新品種或通過(guò)微生物發(fā)酵合成苦茶堿奠定重要理論基礎(chǔ)。

（3）克隆了芳樟醇/橙花叔醇合成關(guān)鍵基因CsLIS/NES

芳樟醇和橙花叔醇是決定茶葉花甜香的關(guān)鍵物質(zhì)。研究人員以高香茶樹(shù)良種龍門(mén)香為材料，利用RT-PCR和染色體步移技術(shù)，克隆獲得了控制茶樹(shù)芳樟醇/橙花叔醇合成的關(guān)鍵基因CsLIS/NES（Linalool/nerolidol synthase）[23]。該基因?qū)俨铇?shù)萜烯類(lèi)合成酶基因，在茶樹(shù)葉片和花中，可通過(guò)可變剪切形成全長(zhǎng)（CsLIS/NES-1）和斷頭（CsLIS/NES-2）兩個(gè)轉(zhuǎn)錄本，其蛋白產(chǎn)物分別定位于葉綠體和細(xì)胞質(zhì)，前者催化芳樟醇的生物合成，而后者催化橙花叔醇的生物合成。研究還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，與植物中普遍存在的可變剪切轉(zhuǎn)錄本往往會(huì)發(fā)生功能喪失不同的是，茶樹(shù)CsLIS/NES的2個(gè)可變轉(zhuǎn)錄本不僅功能沒(méi)有喪失，而且表現(xiàn)出差異的時(shí)空表達(dá)特征。全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄本在花中表達(dá)遠(yuǎn)低于斷頭轉(zhuǎn)錄本，但其表達(dá)水平受到茉莉酸甲酯等逆境信號(hào)物質(zhì)的強(qiáng)烈誘導(dǎo)。CsLIS/NES基因的克隆對(duì)增進(jìn)茶葉香氣品質(zhì)的定向育種、栽培和加工技術(shù)具有重要的指導(dǎo)意義。

（4）克隆了參與茶樹(shù)單寧化合物水解的關(guān)鍵基因CsTA

茶樹(shù)積累高含量的單寧化合物，它們與茶葉風(fēng)味品質(zhì)和健康功效密切相關(guān)。長(zhǎng)期以來(lái)，調(diào)控茶樹(shù)單寧化合物合成及水解的關(guān)鍵基因未有報(bào)道，是學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。研究人員以舒茶早為材料，利用多種酶純化手段結(jié)合質(zhì)譜分析，分離并克隆了1個(gè)參與茶樹(shù)單寧化合物水解的關(guān)鍵基因CsTA（Tannase）[24]。該基因?qū)儆趩螌庻；饷讣易?，普遍存在于柿子、葡萄、草莓等富含單寧的植物中?；蚬δ軐?shí)驗(yàn)證實(shí)它們參與調(diào)控酯型兒茶素、沒(méi)食子單寧和鞣花單寧的代謝。研究還發(fā)現(xiàn)不同于微生物的單寧酶基因，植物的單寧酶基因具有獨(dú)立的進(jìn)化起源。茶樹(shù)單寧酶CsTA基因的發(fā)現(xiàn)和克隆為茶樹(shù)等富含單寧化合物的園藝作物品質(zhì)調(diào)控和優(yōu)良品種選育提供了理論依據(jù)。

此外，“十三五”期間，大量諸如CsGS2[25]、AlaDC[26]、CBF[27]、CsWRKY2[28]等與茶葉品質(zhì)和抗性相關(guān)的基因也相繼克隆。這些基因的克隆對(duì)深入認(rèn)識(shí)茶樹(shù)重要農(nóng)藝性狀形成的遺傳基礎(chǔ)具有重要意義，同時(shí)也為通過(guò)遺傳改良培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的茶樹(shù)新品種提供了重要靶點(diǎn)。

3. 初步揭示茶樹(shù)次生代謝的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

（1）茶樹(shù)黃酮類(lèi)化合物的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析

黃酮類(lèi)化合物是廣泛分布于植物界的次生代謝產(chǎn)物，主要包括查爾酮、黃酮、黃酮醇、黃烷雙醇、花青素、縮合單寧及其他衍生物，其中花青素和黃酮醇是茶樹(shù)器官著色和苦澀味的主要呈味物質(zhì)，與茶葉品質(zhì)和健康功效密切相關(guān)，是“十三五”期間茶樹(shù)類(lèi)黃酮化合物關(guān)注的熱點(diǎn)。

花青素是許多紅紫芽茶樹(shù)品種（如紫娟）器官著色的主要物質(zhì)，因其具有抗氧化、抗紫外和預(yù)防疾病發(fā)生等眾多健康功效，其生物合成和調(diào)控備受學(xué)界關(guān)注。關(guān)于茶樹(shù)花青素生物合成相關(guān)基因的分離與克隆已取得一定進(jìn)展，但是對(duì)其調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍然有限。研究表明，大多數(shù)植物花青素的生物合成主要通過(guò)MYB-bHLH-WD40復(fù)合體進(jìn)行調(diào)控[29]。Wei等[30]以茶樹(shù)典型紫化品種紫娟為材料，利用QTL定位和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序等手段，克隆了參與紫娟茶樹(shù)品種花青素調(diào)控的關(guān)鍵基因CsMYB75和CsGSTF1。煙草過(guò)表達(dá)CsMYB75基因能夠激活CsGSTF1基因的表達(dá)，證實(shí)CsGSTF1可參與茶樹(shù)花青素苷的液泡轉(zhuǎn)運(yùn)。Jiang等[31]從茶樹(shù)轉(zhuǎn)錄組中鑒定并克隆了CsMYB5a和CsMYB5e基因。Li等[32]從龍井43中分離克隆了CsMYB4a基因，發(fā)現(xiàn)CsMYB4a可以結(jié)合CsC4H、Cs4CL、CsCHS、CsLAR和CsANR2基因的啟動(dòng)子，調(diào)控茶樹(shù)花青素的積累。研究還發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)花青素的生物合成亦受到DNA甲基化的調(diào)控，紫娟茶樹(shù)品種的CsAN1基因啟動(dòng)子的甲基化程度與其花青素含量存在一定聯(lián)系，CsAN1基因啟動(dòng)子低甲基化水平會(huì)導(dǎo)致紫娟芽葉中花青素的大量積累[33]。

茶樹(shù)中的黃酮醇類(lèi)物質(zhì)占干重的3%～4%，多以糖苷形式存在。與兒茶素化合物類(lèi)似，黃酮醇糖苷被認(rèn)為是茶湯澀味的組成成分，具有抗輻射、抗氧化和抑菌消炎等作用[34]，但茶樹(shù)黃酮醇糖苷合成調(diào)控的分子機(jī)理仍然不清楚。Liu等[35]發(fā)現(xiàn)遮陰條件下，茶樹(shù)鮮葉中黃酮醇、兒茶素類(lèi)物質(zhì)含量降低，黃酮類(lèi)代謝途徑基因（CsCHS、CsF3'5'H、CsDFR、CsFLS及CsUGT等）轉(zhuǎn)錄水平顯著下降，且與UV-B光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑基因表達(dá)高度相關(guān)。UV-B光信號(hào)通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子CsHY5-CsMYB12與CsFLS、CsUGT等基因啟動(dòng)子結(jié)合，調(diào)控黃酮醇糖苷與非酯型兒茶素類(lèi)之間代謝流平衡，最終影響茶葉黃酮類(lèi)物質(zhì)積累[36]。類(lèi)似地，Zhao等[37]通過(guò)遮陰試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，遮陰可以顯著改變茶樹(shù)葉片中黃酮醇糖苷的含量。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，UV-B輻射可以通過(guò)CsbZIP1-CsMYB12調(diào)控網(wǎng)絡(luò)激活黃酮醇糖苷生物合成關(guān)鍵基因CsFLS和CsUGT78A14的表達(dá)，促進(jìn)黃酮醇糖苷的生物合成。遮陰處理能夠通過(guò)抑制HY5-like CsbZIP1活性，激活光信號(hào)蛋白CsPIF3，進(jìn)而上調(diào)黃酮類(lèi)代謝途徑的轉(zhuǎn)錄抑制子CsMYB4和CsMYB7基因表達(dá)，降低茶樹(shù)中黃酮醇糖苷的生物合成[37]。

（2）茶樹(shù)茶氨酸的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析

茶氨酸是賦予綠茶鮮爽滋味和健康功效的主要呈味物質(zhì)，與綠茶品質(zhì)呈顯著正相關(guān)。近年來(lái)，關(guān)于茶氨酸生物合成途徑的解析已取得一定進(jìn)展，許多與茶氨酸生物合成相關(guān)的關(guān)鍵基因相繼克隆。Wei等[3]從茶樹(shù)品種舒茶早中克隆了根部特異表達(dá)的茶氨酸合成酶關(guān)鍵基因CsTSI。相比茶樹(shù)根部組織，茶樹(shù)的葉片組織尤其是嫩梢中也發(fā)現(xiàn)較高含量的茶氨酸，其含量積累可通過(guò)原位合成和根部運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)。Fu等[25]發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)細(xì)胞質(zhì)和葉綠體是茶樹(shù)嫩梢組織茶氨酸生物合成及分布的主要場(chǎng)所，證實(shí)CsGS1.1和CsGS2是茶樹(shù)葉片組織茶氨酸生物合成的關(guān)鍵酶基因，且其含量和分布受到光照的調(diào)控。除原位合成外，茶樹(shù)葉片中茶氨酸的積累也可通過(guò)根部的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。Dong等[38]通過(guò)酵母突變體文庫(kù)篩選結(jié)合功能實(shí)驗(yàn)，分離并克隆了參與茶樹(shù)茶氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵基因CsAAP1（Amino acid permease）。該基因在茶樹(shù)根中的表達(dá)模式與茶氨酸的運(yùn)輸季節(jié)及從根到新梢的運(yùn)輸效率高度相關(guān)，表明CsAAP1在茶樹(shù)茶氨酸長(zhǎng)距離運(yùn)輸過(guò)程中起到重要作用。Bai等[26， 39]還從茶樹(shù)中分離克隆了丙氨酸脫羧酶基因AlaDC（Alanine decarboxylase），該基因在茶樹(shù)根中的表達(dá)水平顯著高于葉片組織，可以催化丙氨酸脫羧生成乙胺，為茶氨酸的生物合成提供底物。Fu等[40]也從茶樹(shù)金萱品種中分離克隆到參與茶氨酸降解的關(guān)鍵基因CsPDX2.1（Pyridoxine biosynthesis 2）。進(jìn)一步基因表達(dá)和體外酶活實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該基因在白化茶樹(shù)品種中的表達(dá)水平顯著低于綠色茶樹(shù)品種，可催化茶氨酸水解為乙胺和谷氨酸，表明CsPDX2.1基因具有體外水解茶氨酸的功能[40]。

與茶氨酸合成和轉(zhuǎn)運(yùn)基因分離克隆相比，茶樹(shù)茶氨酸生物合成的分子調(diào)控機(jī)理研究起步較晚。Zhang等[41]利用多組學(xué)數(shù)據(jù)構(gòu)建了茶樹(shù)茶氨酸代謝通路基因與轉(zhuǎn)錄因子的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，鑒定得到14個(gè)可能參與茶樹(shù)茶氨酸生物合成調(diào)控的候選MYB轉(zhuǎn)錄因子，為今后茶氨酸調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析奠定了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。Wen等[42]從茶樹(shù)品種白葉1號(hào)中克隆得到負(fù)調(diào)控茶氨酸生物合成的關(guān)鍵基因CsMYB73。該基因?qū)賀2R3類(lèi)型MYB轉(zhuǎn)錄因子，為核定位蛋白，其在茶樹(shù)葉片發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)模式與茶氨酸的積累模式呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。進(jìn)一步功能實(shí)驗(yàn)表明，CsMYB73能夠與CsGS1和CsGS2基因的啟動(dòng)子互作，通過(guò)抑制CsGS1和CsGS2的表達(dá)，負(fù)調(diào)控茶樹(shù)茶氨酸的生物合成。Zhang等[43]通過(guò)對(duì)茶樹(shù)全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測(cè)序和分析，鑒定得到一個(gè)參與茶樹(shù)茶氨酸生物合成的正調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子CsMYB6，該基因可通過(guò)結(jié)合茶氨酸合成酶關(guān)鍵基因CsTSI的啟動(dòng)子，激活CsTSI的表達(dá)，正調(diào)控茶樹(shù)茶氨酸的生物合成。

（3）茶樹(shù)咖啡堿的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析

咖啡堿是茶葉的重要功能成分之一，具有興奮和刺激神經(jīng)的作用。茶樹(shù)咖啡堿在體內(nèi)的生物合成主要是以黃嘌呤核苷為底物，在N-甲基轉(zhuǎn)移酶類(lèi)（N-methyltransferases， NMTs）的催化下以S-腺苷-L-甲硫氨酸為甲基供體通過(guò)3步甲基化途徑實(shí)現(xiàn)。茶樹(shù)咖啡堿合成酶（Tea caffeine synthase）基因TCS屬NMTs，是茶樹(shù)咖啡堿合成通路的關(guān)鍵基因，也是較早克隆和廣泛研究的咖啡堿合成代謝通路基因[44]。該基因編碼369個(gè)氨基酸，既可催化7-甲基黃嘌呤轉(zhuǎn)化為可可堿，也可催化可可堿轉(zhuǎn)化形成咖啡堿。Jin等[45]發(fā)現(xiàn)TCS1基因在茶組植物中具有多個(gè)等位變異，其中TCS1的第269位氨基酸殘基對(duì)TCS的活性和底物識(shí)別中起著重要的作用。對(duì)來(lái)自中國(guó)14個(gè)省共計(jì)44個(gè)茶樹(shù)品種的TCS1基因進(jìn)一步比較分析發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)TCS1基因的外顯子區(qū)包含31個(gè)單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)（SNP），其中SNP4318的定點(diǎn)突變（His153Tyr）可顯著提高茶樹(shù)可可堿合成酶和咖啡堿合成酶的活性，驗(yàn)證了SNP4318變異與咖啡堿含量的關(guān)系[46]。

紅芽茶和可可茶是兩種以含可可堿而非咖啡堿為主的茶樹(shù)物種。HYC和CCT分別是紅芽茶和可可茶的咖啡堿合成酶基因[47]。研究發(fā)現(xiàn)，HYC和CCT均編碼365個(gè)氨基酸，二者僅在第227位（Glu227Lys）和287位（Arg287His）存在2個(gè)氨基酸的差異[47]。重組蛋白酶活實(shí)驗(yàn)表明，HYC和CCT均只能催化可可堿的形成而不能以可可堿為底物繼續(xù)合成咖啡堿。進(jìn)一步比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，HYC和CCT的第221位氨基酸均為組氨酸（H），而栽培茶樹(shù)的TCS1則為精氨酸（R），已有研究證明組氨酸在底物識(shí)別中扮演著重要的角色[48-49]，表明紅芽茶和可可茶的咖啡堿合成酶基因編碼蛋白第221位精氨酸突變?yōu)榻M氨酸 （Arg221His） 可能導(dǎo)致其N(xiāo)-甲基轉(zhuǎn)移酶的底物特異性發(fā)生變化，只能催化可可堿的形成而不能以可可堿為底物繼續(xù)合成咖啡堿，造成可可茶和紅芽茶等茶組植物咖啡堿合成酶終止合成咖啡堿，并使得可可堿在體內(nèi)富集。類(lèi)似地，Teng等[50]對(duì)來(lái)自廣西大瑤山境內(nèi)的禿房茶的嘌呤生物堿分析發(fā)現(xiàn)，禿房茶同時(shí)含有可可堿、咖啡堿和苦茶堿3 種嘌呤生物堿，但其中可可堿含量最高。研究進(jìn)一步分離得到參與禿房茶可可堿生物合成的關(guān)鍵基因CgcTS（Theobromine synthase），該基因定位于細(xì)胞核，可專(zhuān)一催化7-甲基黃嘌呤轉(zhuǎn)化為可可堿，其基因表達(dá)模式與禿房茶中可可堿的分布規(guī)律一致，且在嫩葉中的表達(dá)水平顯著高于成熟葉。

4. 解析茶樹(shù)次生代謝的生理功能

（1）發(fā)現(xiàn)香氣糖苷物質(zhì)應(yīng)答茶樹(shù)低溫和病蟲(chóng)害的新功能

糖苷態(tài)香氣前體（香氣糖苷）是茶樹(shù)重要的次生代謝物，主要由茶樹(shù)糖基轉(zhuǎn)移酶（UDP-glycosyltransferases， UGTs）催化而成。研究表明，茶樹(shù)香氣糖苷在茶葉香氣品質(zhì)形成及茶樹(shù)逆境脅迫應(yīng)答中具有雙重作用。Jing等[51]通過(guò)茶尺蠖取食后的茶樹(shù)與健康茶樹(shù)交流試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鄰近茶樹(shù)接觸到受害茶樹(shù)釋放的揮發(fā)物質(zhì)后，會(huì)提前啟動(dòng)自身的防御系統(tǒng)。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)受害茶樹(shù)釋放的揮發(fā)物質(zhì)定量分析，結(jié)合外源揮發(fā)物質(zhì)暴露實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)順-3-己烯醇等香氣物質(zhì)在茶樹(shù)個(gè)體間信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮著重要作用。Jing等[52]還通過(guò)生物化學(xué)及遺傳學(xué)手段，在茶樹(shù)中篩選到可高效轉(zhuǎn)化順-3-己烯醇的關(guān)鍵酶基因UGT85A53，該基因可催化順-3-己烯醇發(fā)生糖苷化，參與茶樹(shù)的蟲(chóng)害防御反應(yīng)。

研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)香氣糖苷物質(zhì)還可參與茶樹(shù)低溫脅迫的防御反應(yīng)。Zhao等[53]在茶樹(shù)中分離克隆了可特異性催化橙花叔醇糖苷化的基因CsUGT91Q2。茶樹(shù)體內(nèi)抑制該基因的表達(dá)可顯著降低茶樹(shù)橙花叔醇糖苷的積累及抗寒能力。外源施加橙花叔醇，可促進(jìn)CsUGT91Q2的表達(dá)及茶樹(shù)橙花叔醇糖苷的積累，并提高茶樹(shù)的抗寒能力，表明橙花叔醇糖苷化在茶樹(shù)低溫脅迫應(yīng)答中具有重要作用。進(jìn)一步通過(guò)多種生理指標(biāo)測(cè)定，發(fā)現(xiàn)CsUGT91Q2介導(dǎo)的橙花叔醇糖苷化可顯著提高其清除活性氧（ROS）的能力，并通過(guò)上調(diào)冷脅迫相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子CBF1的表達(dá)，激活茶樹(shù)自身的抗寒機(jī)能。

（2）揭示芳香族揮發(fā)物吲哚防御茶樹(shù)病蟲(chóng)害的生理功能

茶樹(shù)在遭受到植食性昆蟲(chóng)為害時(shí)會(huì)釋放特異性的揮發(fā)物，引發(fā)被害植株或鄰近植株產(chǎn)生防御反應(yīng)，提高茶樹(shù)對(duì)植食性害蟲(chóng)的抗性[54]。Ye等[55]研究了芳香族揮發(fā)物吲哚對(duì)茶樹(shù)防御相關(guān)的早期信號(hào)、激素積累、次生代謝產(chǎn)物合成和植食性害蟲(chóng)抗性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)在遭受茶尺蠖幼蟲(chóng)取食后會(huì)大量釋放吲哚。用生理濃度的吲哚處理茶苗后可以顯著誘導(dǎo)茶樹(shù)中鈣離子信號(hào)、絲裂原活化蛋白激酶、茉莉酸合成等早期信號(hào)通路，通過(guò)提高茉莉酸、茉莉酸異亮氨酸以及防御相關(guān)次生代謝物的含量，增強(qiáng)茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的抗性。進(jìn)一步利用信號(hào)通路抑制劑結(jié)合生物學(xué)測(cè)定和代謝物分析，證實(shí)了鈣離子和茉莉酸途徑是吲哚引發(fā)茶樹(shù)防御警備、提高茶樹(shù)抗蟲(chóng)性的必需條件。

二、目前存在的問(wèn)題及“十四五”發(fā)展方向

“十三五”期間，雖然我國(guó)茶樹(shù)生物學(xué)研究取得了較大的進(jìn)展，對(duì)推動(dòng)我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和茶學(xué)科的進(jìn)步起到了重要的支撐作用，但從整體來(lái)看，尤其與其他園藝植物和糧食作物相比，茶樹(shù)基礎(chǔ)生物學(xué)研究尚存在種質(zhì)資源收集和利用不充分、次生代謝產(chǎn)物合成/調(diào)控及其生理功能認(rèn)識(shí)有局限、逆境脅迫響應(yīng)新機(jī)理待探索、茶樹(shù)發(fā)育生物學(xué)研究相對(duì)滯后、高效穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化體系及合成生物學(xué)等關(guān)鍵生物技術(shù)尚未建立等問(wèn)題，建議“十四五”期間予以關(guān)注。

1. 加強(qiáng)茶樹(shù)及其野生近緣植物種質(zhì)資源的收集與保存

種質(zhì)資源是茶樹(shù)遺傳改良的物質(zhì)基礎(chǔ)，其蘊(yùn)含的遺傳變異是決定育種效率的關(guān)鍵。我國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)并利用茶的國(guó)家，擁有豐富的茶樹(shù)種質(zhì)資源。近年來(lái)，盡管我國(guó)在茶樹(shù)種質(zhì)資源的調(diào)查、收集和保存方面做了大量工作，但相較于其他大宗作物，茶樹(shù)種質(zhì)資源的收集仍然存在類(lèi)型單一、力度薄弱及資源利用不平衡、不充分等問(wèn)題。目前全國(guó)大部分茶樹(shù)種質(zhì)資源圃還傾向于收集和保存大量茶樹(shù)育成品種或品系，同質(zhì)化明顯且遺傳多樣性相對(duì)較低，鮮有茶樹(shù)地方品種或野生近緣種的收集與保存。然而，與之形成對(duì)比的是，近年來(lái)野生茶樹(shù)的茶葉制品被過(guò)度炒作，茶葉市場(chǎng)“野生茶”“古樹(shù)茶”需求劇增，導(dǎo)致部分茶樹(shù)野生近緣種群被過(guò)度采集，生境遭遇破壞。此外，茶樹(shù)良種的大面積推廣，也一定程度上壓縮了一些遺傳變異相對(duì)豐富的地方良種的生存空間，造成部分地方良種亦處于消失的邊緣。因此，今后在茶樹(shù)種質(zhì)資源的收集工作中，建議重視加大對(duì)茶樹(shù)地方品種和野生近緣種的收集與保存工作，特別是對(duì)一些生境已處于瀕臨破壞的資源重點(diǎn)進(jìn)行搶救性收集和繁育，為今后茶樹(shù)遺傳育種奠定材料基礎(chǔ)。

2. 解析茶樹(shù)重要農(nóng)藝性狀形成的遺傳基礎(chǔ)

以茶樹(shù)種質(zhì)資源收集為依托，進(jìn)一步突破茶樹(shù)育種理論是實(shí)現(xiàn)茶樹(shù)高效育種的關(guān)鍵，其核心是加快重要農(nóng)藝性狀相關(guān)功能基因的發(fā)掘，解析茶樹(shù)重要農(nóng)藝性狀形成的遺傳基礎(chǔ)?；诨蛐秃捅硇蛿?shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模全基因組關(guān)聯(lián)分析是目前解決該問(wèn)題的有效途徑，然而不管是從資源的收集到核心種質(zhì)的構(gòu)建，還是從基因型和表型數(shù)據(jù)的獲取到生物信息數(shù)據(jù)的分析，還是從功能基因的驗(yàn)證到品種的育成和推廣，均需凝聚各單位和各學(xué)科領(lǐng)域科研人員的力量。只有充分發(fā)揮領(lǐng)域和學(xué)科優(yōu)勢(shì)，才能力求在“十四五”闡明茶樹(shù)重要農(nóng)藝性狀形成的遺傳基礎(chǔ)，明確茶樹(shù)主要性狀的遺傳規(guī)律和相關(guān)基因的調(diào)控機(jī)制，這將有助于實(shí)現(xiàn)茶樹(shù)育種理論的重大突破，為定向培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗的茶樹(shù)多元化新品種夯實(shí)理論基礎(chǔ)。

3. 進(jìn)一步加強(qiáng)茶樹(shù)次生代謝合成、調(diào)控及生理功能研究

茶樹(shù)富含次生代謝物，是茶葉品質(zhì)和抗性形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。兒茶素類(lèi)化合物、茶氨酸、咖啡堿、揮發(fā)性萜烯類(lèi)等香氣物質(zhì)是茶樹(shù)中重要的次生代謝物，不僅賦予了茶葉色、香、味等品質(zhì)特征，而且對(duì)人體健康亦大有裨益。長(zhǎng)期以來(lái)，茶樹(shù)次生代謝物的生物合成與調(diào)控，一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注和研究的重點(diǎn)。近年來(lái)，雖然我國(guó)在茶樹(shù)次生代謝生物合成和調(diào)控方面取得長(zhǎng)足進(jìn)展，許多參與茶樹(shù)次生代謝合成的基因相繼克隆，相關(guān)代謝通路的解析也相對(duì)清楚，但其潛在的調(diào)控機(jī)理及生理功能仍然不清楚。茶樹(shù)富含兒茶素、咖啡堿、茶氨酸、揮發(fā)性香氣物質(zhì)等次生代謝物，除參與茶葉品質(zhì)形成外，其潛在的生理功能仍需探索。今后，茶樹(shù)次生代謝的研究應(yīng)充分整合多維度生物數(shù)據(jù)，在進(jìn)一步發(fā)掘次生代謝合成相關(guān)新基因的基礎(chǔ)上，加大分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的解析，并探索次生代謝產(chǎn)物潛在的生理功能，特別是以健康和育種為導(dǎo)向，推進(jìn)成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

4. 探究茶樹(shù)逆境響應(yīng)的新機(jī)理

我國(guó)茶區(qū)分布較廣，分布地形復(fù)雜，氣候變化多樣，造成茶樹(shù)在自然生長(zhǎng)過(guò)程中常常易受到諸如溫度、病、蟲(chóng)害等眾多逆境因子的影響。尤其近年來(lái)全球異常天氣頻發(fā)，茶樹(shù)栽培過(guò)程中面臨的氣候?yàn)?zāi)害與病蟲(chóng)害的威脅亦日趨嚴(yán)峻。逆境已然成為影響茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素，急需培育出抗逆優(yōu)良茶樹(shù)品種以滿(mǎn)足茶葉生產(chǎn)上的迫切需求。深入認(rèn)識(shí)茶樹(shù)應(yīng)答逆境脅迫的遺傳機(jī)理是通過(guò)分子設(shè)計(jì)育種提高茶樹(shù)抗逆性的前提。近年來(lái)，對(duì)茶樹(shù)抗逆生理生化和基因發(fā)掘的研究已取得可喜成績(jī)，但對(duì)其抗逆調(diào)控機(jī)制的研究尚處起步階段。因此，今后茶樹(shù)的抗逆研究仍需進(jìn)一步加大茶樹(shù)抗逆基因的發(fā)掘及其調(diào)控機(jī)制的解析工作，尤其注重相關(guān)研究的廣度與深度，探究茶樹(shù)抗逆新基因，解析抗逆新機(jī)制，為茶樹(shù)抗逆育種和產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展夯實(shí)理論基礎(chǔ)。

5. 加強(qiáng)茶樹(shù)發(fā)育生物學(xué)研究

發(fā)育生物學(xué)是研究生物個(gè)體發(fā)育規(guī)律和調(diào)控機(jī)理的科學(xué)。近年來(lái)，隨著遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)相關(guān)知識(shí)和技術(shù)的快速積累，植物發(fā)育生物學(xué)得到了迅猛發(fā)展，特別是在植物開(kāi)花、配子體發(fā)育、傳粉受精、胚胎發(fā)生、果實(shí)發(fā)育、根和莖端器官的發(fā)育方面取得了許多突破性進(jìn)展[56]。茶樹(shù)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，然而相比其他模式植物或園藝作物，茶樹(shù)的發(fā)育生物學(xué)研究進(jìn)展也相對(duì)滯后。今后，茶樹(shù)發(fā)育生物學(xué)研究應(yīng)突出茶樹(shù)個(gè)體發(fā)育和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)，加大對(duì)茶樹(shù)重要組織器官發(fā)育規(guī)律和調(diào)控機(jī)理的研究，特別是針對(duì)茶樹(shù)葉用型的特點(diǎn)，加強(qiáng)茶樹(shù)芽葉形成、葉色轉(zhuǎn)變機(jī)理、表皮毛發(fā)育、根以及株型建成的研究，為更好理解并結(jié)合茶樹(shù)發(fā)育的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)茶樹(shù)栽培和育種突破奠定理論基礎(chǔ)。

6. 加快茶樹(shù)遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立

建立高效遺傳轉(zhuǎn)化體系對(duì)于茶樹(shù)功能基因組學(xué)研究及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。今后，茶樹(shù)遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立應(yīng)借鑒其他作物成功的經(jīng)驗(yàn)，整合全國(guó)相關(guān)單位組織培養(yǎng)和遺傳轉(zhuǎn)化的優(yōu)勢(shì)力量，在困擾當(dāng)前茶樹(shù)遺傳轉(zhuǎn)化體系構(gòu)建的技術(shù)瓶頸，例如如何篩選合適的受體（茶樹(shù)品種、組織器官、農(nóng)桿菌菌株等），探索高效的轉(zhuǎn)化方法（農(nóng)桿菌介導(dǎo)、基因槍、納米負(fù)載等），提高轉(zhuǎn)化效率，達(dá)到縮短茶樹(shù)遺傳轉(zhuǎn)化周期等技術(shù)上進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，力爭(zhēng)在短時(shí)間內(nèi)，建立茶樹(shù)高效、穩(wěn)定的遺傳轉(zhuǎn)化體系，為茶樹(shù)功能基因組學(xué)研究及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供穩(wěn)定的遺傳學(xué)材料和理論支撐。

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