茶樹三倍體資源的鑒定及芽葉性狀的倍性差異研究

摘""要：茶樹（Camellia"sinensis）是中國重要的經(jīng)濟(jì)作物，具有豐富的遺傳多樣性?；蚪M多倍化是物種進(jìn)化的重要推動力，在提升茶樹經(jīng)濟(jì)性狀方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為茶樹新品種的培育提供了新途徑。本研究旨在通過對二倍體和三倍體茶樹品種的形態(tài)、生理、生化及代謝物特征進(jìn)行研究，探索它們在倍性上的差異。通過流式細(xì)胞術(shù)對165份茶樹種質(zhì)資源進(jìn)行了染色體倍性鑒定，發(fā)現(xiàn)了11份新的三倍體茶樹品種。隨后對這11份三倍體品種與12份二倍體品種進(jìn)行了芽、葉及解剖結(jié)構(gòu)的比較研究。結(jié)果表明：三倍體與二倍體茶樹在物候期、百芽重、葉面積、氣孔大小及氣孔密度等性狀上存在顯著差異。三倍體茶樹一般表現(xiàn)為發(fā)芽較晚、百芽重顯著較高、葉面積較大、氣孔長度和寬度均大于二倍體，氣孔密度較低。由于茶樹芽葉是影響茶葉品質(zhì)的關(guān)鍵部位，這些差異對茶葉的生長和品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。此外，利用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）技術(shù)，對三倍體西蓮1號及其母本福鼎大白茶（CK）的代謝物進(jìn)行分析，共檢測到1203種差異代謝物，其中170種代謝物具有顯著差異，81種代謝物上調(diào)，89種下調(diào)。差異代謝物中，類黃酮種類最多，其次為氨基酸及其衍生物。本研究揭示了二倍體和三倍體茶樹在形態(tài)、生理及代謝層面的顯著差異，為茶樹的遺傳評估和育種策略提供重要參考。三倍體茶樹因其較高的生物量積累、代謝物質(zhì)的優(yōu)勢，展現(xiàn)出在茶樹新品種培育中的巨大潛力。這一發(fā)現(xiàn)為提高茶葉產(chǎn)量、質(zhì)量及抗逆性提供重要科學(xué)依據(jù)，對于茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：茶樹；倍性分析；流式細(xì)胞術(shù)；代謝組學(xué)；多倍體育種中圖分類號：S571.1""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Identification"of"Triploid"Tea"Plant"Resources"and"Ploidy"Differences"in"Bud"and"Leaf"Traits

YANG"Peidi，"ZHAO"Yang，"QU"Furong，"CHENG"Yang，"LIU"Yong，"LIU"Zhen*

Hunan"Tea"Research"Institute，"Hunan"Academy"of"Agricultural"Sciences"/"Hunan"Branch"of"National"Tea"Plant"Improvement"Center"/"National"Germplasm"Repository"of"Small"and"Medium"Leaf"Tea"Plants"（Changsha），"Changsha，"Hunan"410125，"China

Abstract："Tea"plants"（Camellia"sinensis）"is"an"essential"economic"crop"in"China"with"significant"genetic"diversity."Polyploidization，"a"key"driver"in"species"evolution，"plays"a"crucial"role"in"enhancing"the"economic"traits"of"tea"plants，"providing"new"avenues"for"breeding"improved"varieties."This"study"aims"to"explore"the"ploidy"differences"between"diploid"and"triploid"tea"plants"by"investigating"the"morphological，"physiological，"biochemical"and"metabolic"traits."Utilizing"flow"cytometry，"we"identified"the"chromosome"ploidy"of"165"tea"germplasm"resources"and"discovered"11"new"triploid"tea"plant"varieties."The"11"triploid"varieties，"along"with"12"diploid"varieties，"underwent"a"comparative"study"focusing"on"bud，"leaf"and"anatomical"characteristics."The"results"revealed"significant"differences"between"diploid"and"triploid"tea"plants"in"several"traits，"including"phenological"period，"bud"weight，"leaf"area，"stomatal"size"and"stomatal"density."Triploid"tea"plants"generally"exhibited"later"budding，"significantly"higher"budnbsp;weight，"larger"leaf"areas，"and"larger"stomatal"dimensions，"but"lower"stomatal"density"compared"to"diploid"varieties."As"the"buds"and"leaves"are"vital"for"tea"quality，"the"morphological"and"physiological"differences"can"influence"tea"production"and"its"overall"quality."Furthermore，"metabolomic"analysis"using"UPLC-MS/MS"technology"was"conducted"on"the"triploid"variety"Xilianno."1"and"its"maternal"diploid"Fuding"Dabai"（CK）."A"total"of"1203"differential"metabolites"were"detected，"with"170"showing"significant"variation，"of"which"81"were"upregulated"and"89"were"down"regulated."The"most"abundant"metabolites"were"flavonoids，"followed"by"amino"acids"and"their"derivatives."The"triploid"variety"displayed"enhanced"levels"of"metabolites"associated"with"improved"antioxidant"activity"and"other"health-related"properties."The"study"would"provide"novel"insights"into"the"morphological，"physiological"and"metabolic"differences"between"diploid"and"triploid"tea"plants，"offering"valuable"references"for"genetic"assessment"and"breeding"strategies."The"findings"also"emphasize"the"significance"of"polyploidy"in"improving"tea"plant"resilience，"yield"and"quality，"which"is"critical"for"the"sustainable"development"of"the"tea"industry.

Keywords："tea"plant;"ploidy"analysis;"flow"cytometry;"metabolomics;"polyploid"breeding

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2025.04.015

茶樹（Camellia"sinensis）作為中國重要葉用經(jīng)濟(jì)作物，其品質(zhì)和產(chǎn)量直接影響到茶產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。茶樹遺傳多樣性是培育新品種和改良現(xiàn)有品種的基礎(chǔ)[1]。多倍體育種作為一種有效的遺傳改良手段，已被廣泛應(yīng)用于茶樹育種工作中[2-3]。

多倍體不僅在促進(jìn)高等植物進(jìn)化多樣性和物種形成中起著重要作用，其代謝物的復(fù)雜性也對茶葉的品質(zhì)有著直接影響。人工誘導(dǎo)多倍體能夠增加基因的拷貝數(shù)[4]，并可能導(dǎo)致基因組改變，如表觀遺傳變化和影響多種表型調(diào)控基因的表達(dá)。這不僅表現(xiàn)在解剖學(xué)和形態(tài)學(xué)變化上，還在代謝物的差異上顯現(xiàn)，尤其是那些影響茶葉風(fēng)味和健康的關(guān)鍵代謝物[5]。因此，探究多倍體與二倍體茶樹在代謝層面的差異，對于理解其對環(huán)境的適應(yīng)性和生物量、產(chǎn)量及抗逆性的提升具有重要意義[6-12]。

傳統(tǒng)的倍性鑒定方法包括染色體計(jì)數(shù)法和形態(tài)學(xué)分析，這些方法存在操作復(fù)雜、效率低下和準(zhǔn)確性不足的局限性[13]。流式細(xì)胞術(shù)（FCM）作為一種迅速、精確且高通量的倍性鑒定技術(shù)，近年來在植物學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[6，"14-18]。該技術(shù)通過測量細(xì)胞核DNA含量，能夠快速區(qū)分不同倍性的植物細(xì)胞，有效降低了茶樹資源的倍性鑒定的復(fù)雜性[19]。超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)（UPLC-MS/MS）是一種結(jié)合了UPLC的高分離能力和質(zhì)譜的高選擇性、高靈敏度的分析技術(shù)，在生化成分差異研究中具有顯著優(yōu)點(diǎn)[20]。

本研究利用流式細(xì)胞術(shù)對茶樹資源進(jìn)行倍性鑒定，并深入分析不同倍性茶樹的差異。比較二倍體與三倍體茶樹在形態(tài)學(xué)、生理生化和細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面的差異，探討多倍體育種對茶樹農(nóng)藝性狀的影響。

1""材料與方法

1.1""材料

1.1.1""供試種質(zhì)""供試茶樹資源共165（表1），材料采自中國云南、福建、四川、湖南、湖北、貴州、臺灣和越南茶樹種植地區(qū)。由國家中小葉茶樹種質(zhì)資源圃（長沙）收集，該地區(qū)氣候條件一致，土壤類型相同，且樣本的栽培管理方法統(tǒng)一。為了排除栽培環(huán)境對葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響，所有茶樹資源均采用相同的栽培方式，包含一致的施肥、水管理和病蟲害防治措施。于2022年11月采集一芽二葉用于染色體倍性分析，成熟葉片用于切片和電鏡觀察。將茶樹葉片分為5等分，取中部葉片，以確保不同材料的采樣一致性。以二倍體福鼎大白茶和三倍體政和大白茶作為對照。

1.1.2""試劑""Partec"CyStainnbsp;UV"Precise"P試劑盒，甲醇（色譜純）、乙腈（色譜純）、乙醇（色譜純）；標(biāo)準(zhǔn)品以二甲基亞砜（DMSO）或甲醇作為溶劑溶解后，?20"℃保存，質(zhì)譜分析前采用70%甲醇稀釋成合適濃度（BioBioPha，Sigma-Aldrich）。

1.1.3""儀器與設(shè)備""流式細(xì)胞儀型號為德國Partec"CyFlow"Space，自動測定染色體含量分布圖像，參數(shù)調(diào)控依據(jù)儀器說明書。真空冷凍干燥機(jī)（FD-56，美國SIM），離心機(jī)（5424R，德國Eppendorf），研磨機(jī)（MM"400，德國RETSCH）），超高效液相色譜（UPLC，Shim-pack"UFLCSHIM AD ZU"CBM30A），串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS，Applied"Biosystems"4500"QTRAP）。

1.2""方法

1.2.1""倍性檢測""取200"mg新鮮葉片組織，用蒸餾水洗凈表面塵土，濾紙吸干后放入預(yù)冷的培養(yǎng)皿內(nèi)。取細(xì)胞核裂解液500"μL，加至樣本周圍，用鋒利刀片切碎，持續(xù)60"s，提取完整細(xì)胞核。過濾培養(yǎng)皿中的液體至樣品管中，加入熒光染色液2000"μL，避光條件下染色60"s后進(jìn)行測試。先游離細(xì)胞核，再用熒光染色液將細(xì)胞核染色體上的堿基染色，用儀器測量細(xì)胞核里被染色的堿基的熒光強(qiáng)度，橫坐標(biāo)表示熒光強(qiáng)度，縱坐標(biāo)表示細(xì)胞數(shù)量。由于熒光強(qiáng)度與DNA含量成正比，因此可由對照樣本的倍性計(jì)算得出樣本的倍性。

1.2.2""石蠟切片的制作和葉片解剖結(jié)構(gòu)觀測""以70%FAA固定液（甲醛-乙醇-冰醋酸固定液：福爾馬林10"mL、冰醋酸5"mL、70%乙醇85"mL）處理待檢測樣本。進(jìn)行修剪、脫水、包埋、切片、染色、封片及鏡檢，最后對合格的樣片進(jìn)行圖像采集分析。具體操作步驟包括：石蠟切片脫蠟至水（二甲苯、無水乙醇、75%乙醇、自來水）、番紅染色（1～2"h，自來水沖洗）、脫色（50%、70%、80%乙醇）、固綠染色（30～60"s，無水乙醇三缸脫水）和透明封片（采用二甲苯進(jìn)行透明處理，之后用中性樹膠封片），并在顯微鏡下進(jìn)行鏡檢及圖像采集分析。為確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，每一份材料的切片制作均重復(fù)3次。組織切片的圖像通過顯微鏡觀察，測量葉片厚度等指標(biāo)3次，并計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差。

1.2.3""掃描電鏡觀察氣孔密度及大小""取材固定新鮮組織，選取葉片同一部位，盡量減小機(jī)械損傷，進(jìn)行電鏡固定。對樣品進(jìn)行脫水、干燥、導(dǎo)電處理，使用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察和圖像記錄，并測量氣孔大小，計(jì)算氣孔密度。每份材料重復(fù)3次。

1.2.4""農(nóng)藝性狀指標(biāo)測定""根據(jù)《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范》NY/T"2943—2016[21]，對茶樹種質(zhì)資源的形態(tài)特征進(jìn)行調(diào)查、描述和測量。其中包括物候期、一芽二葉百芽重、葉形、葉基、葉片著生狀態(tài)、葉面積（cm2）、葉色、葉面、葉質(zhì)、葉身、葉齒銳度、葉齒密度、葉齒深度、葉尖、葉緣、葉脈對數(shù)共16個性狀。同一生境條件下，每個品種選取10株代表性植株，對其進(jìn)行掛牌和田間觀察和測量。質(zhì)量性狀重復(fù)觀察10次，以多數(shù)為準(zhǔn)（例：葉色，取10片葉子觀察，6片以上為綠色，則記錄該茶樹葉色為綠色）；數(shù)量性狀利用測量尺及人工計(jì)數(shù)重復(fù)測量10次后取平均值。葉面積（cm2）=葉長（cm）×葉寬（cm）×0.7（系數(shù)）。

1.2.5""UPLC-MS分析""液相條件如下，色譜柱：Agilent"SB-C18"1.8"μm，2.1"mm×100"mm；流動相：A相為加入0.1%甲酸的超純水，B相為乙腈；洗脫梯度：起始B相比例為5%，9.00"min內(nèi)線性增加至95%并維持1"min，10.00～11.10"min內(nèi)下降為5%并維持至14"min；流速0.35"mL/min；柱溫40"℃；進(jìn)樣量4"μL。質(zhì)譜條件參照ELIZABETH[22]的方法。

1.2.6""類靶代謝分析""基于液質(zhì)聯(lián)用（LC-MS）技術(shù)，利用高靈敏度的SCIEX"QTRAP?"6500+質(zhì)譜平臺進(jìn)行類靶向代謝組學(xué)研究，由諾禾致源檢測分析。

1.3""數(shù)據(jù)處理

茶樹農(nóng)藝性狀指標(biāo)依據(jù)《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范》[21]進(jìn)行賦值。采用Excel"2021軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用graphpad"prism"9.5軟件進(jìn)行差異顯著性分析并作圖。質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理采用Analyst"1.6.3軟件。基于邁維生物科技公司的植物廣靶代謝數(shù)據(jù)庫，對樣本的代謝物進(jìn)行質(zhì)譜定性分析，用MultiaQuant軟件進(jìn)行色譜峰的積分和校正工作。主成分分析（PCA）采用R軟件（http：//www.r-"project.org/）的內(nèi)置統(tǒng)計(jì)prcomp函數(shù)，設(shè)置prcomp函數(shù)參數(shù)scale=True，對數(shù)據(jù)進(jìn)行unit"variance"scaling（UV）歸一化。通過R軟件pheatmap包繪制熱圖，對代謝物在不同樣本間的積累模式進(jìn)行聚類分析。采用正交偏最小二乘法判別分析（OPLS-DA），基于模型獲得的變量重要性投影值（variable"importance"in"projection，"VIP）和差異倍數(shù)值（fold"change，"FC）進(jìn)行不同資源間的差異代謝物篩選，篩選的依據(jù)為VIPgt;1，同時含量增加的代謝物FC≥2或含量減少的代謝物FC≤0.5[23]。

2""結(jié)果與分析

2.1""茶樹資源的倍性分析

采用流式細(xì)胞儀對165份茶樹種質(zhì)資源進(jìn)行染色體倍性測定，福鼎大白茶為二倍體茶樹資源對照（熒光強(qiáng)度199.82，DNA相對含量為100%），政和大白茶為三倍體對照（熒光強(qiáng)度303.20，DNA相對含量為151.74%），三倍體品種DNA相對含量大約是二倍體的1.5倍，以此對不同茶樹資源進(jìn)行倍性判定（圖1）。

在所測定的茶樹資源中（表1），15份判定為三倍體，分別是西蓮1號、上梅州、甘77-08、政和大白茶、高巨、君峰、毛蟹、君山銀針2號、歌樂、閩水仙、八斗78-01、八斗73-01、甘79-01、湘安20、汝城白毛3號，其熒光強(qiáng)度為262.75～"313.25，平均值為294.16，標(biāo)準(zhǔn)差為12.23，變異率為4.16%，DNA相對含量為131.49%～156.77%；150份資源判定為二倍體，熒光強(qiáng)度為136.77～224.52，平均值為188.07，標(biāo)準(zhǔn)差為17.90，變異率為9.52%，DNA相對含量為68.45%～112.36%。

2.2""不同倍性茶樹資源主要農(nóng)藝性狀的差異研究

茶樹資源的二倍體和三倍體在農(nóng)藝性狀方面（共16個），11個性狀（表2）表現(xiàn)相近，包括葉片著生狀態(tài)、葉色、葉面、葉身、葉質(zhì)、葉齒銳度、葉齒密度、葉齒深度、葉尖、葉緣、葉脈對數(shù)，二者間均無明顯區(qū)別。

如圖2所示，本研究所選的三倍體和二倍體茶樹資源在物候期、一芽二葉百芽重、葉面積大小、葉形和葉基等5項(xiàng)性狀上存在顯著差異。其中，三倍體茶樹資源均為晚生種，物候期為3.00±"0.00，二倍體茶樹資源則包含有早生種、中生種和晚生種，物候期為1.83±0.83，二者之間的物候期差異達(dá)到極顯著水平；三倍體的一芽二葉百芽重為（29.69±6.23）g，明顯高于二倍體（21.66±"8.87）g，二者之間的差異達(dá)到顯著水平；三倍體的葉面積為（29.59±8.18）cm2，二倍體為（23.12±"6.37）cm2，二者之間的差異達(dá)到顯著水平；三倍體的葉形為3.00±0.77，二倍體為3.75±0.75，二者之間的差異達(dá)到顯著水平；三倍體的葉基為1.64±0.50，二倍體為1.17±0.39，二者之間的差異達(dá)到顯著水平。

2.3""不同倍性茶樹種質(zhì)資源葉片顯微結(jié)構(gòu)分析

農(nóng)藝性狀對比發(fā)現(xiàn)，二倍體與三倍體茶樹資源之間的差異主要集中在芽葉性狀。為探討二倍體與三倍體茶樹葉片之間的差異，選取23份茶樹資源進(jìn)行葉片解剖結(jié)構(gòu)與氣孔性狀分析（表3）。依據(jù)其地理來源和倍性鑒定結(jié)果，從165份茶樹種質(zhì)資源中篩選出23份材料進(jìn)行葉片顯微結(jié)構(gòu)對比分析。所有樣本均來自中國的主要茶樹種植區(qū)（如湖南、貴州、浙江、福建、安徽等），覆蓋了多個品種和遺傳背景，以確保代表性。23份樣本中包括11份三倍體和12份二倍體茶樹資源。

對二倍體與三倍體茶樹資源的葉片解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較（表4，圖3），發(fā)現(xiàn)在葉肉厚度、柵欄組織厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、角質(zhì)層厚度、中脈厚度、維管束木質(zhì)部面積以及維管束面積，均無顯著差異。葉片解剖結(jié)構(gòu)在這些參數(shù)上未顯示出預(yù)期的變化。

在氣孔方面，二倍體茶樹與三倍體茶樹之間存在顯著差異（圖4，圖5）。三倍體茶樹的氣孔長度為（19.27±3.7）μm，而二倍體茶樹為（15.27±2.56）μm，二者之間的差異達(dá)到了極顯著水平。在氣孔寬度方面，三倍體茶樹為（7.21±1.65）μm，二倍體茶樹為（5.36±1.34）μm，其差異同樣具有極顯著性。此外，氣孔密度在三倍體茶樹和二倍體茶樹之間也存在顯著差異，前者為（5.64±1.12）個/37"037.3555"μm2，后者為（7.28±1.45）個/37"037.3555"μm2。綜上所述，三倍體茶樹在氣孔長度和氣孔寬度方面均顯著大于二倍體茶樹，但氣孔密度卻低于二倍體茶樹。

2.4""不同倍性茶樹代謝物差異分析

為了探討三倍體與二倍體茶樹在芽葉代謝物方面的差異，本研究以二倍體茶樹福鼎大白茶（FDDB）為母本，以其三倍體后代西蓮1號（XL1）為對象進(jìn)行代謝物分析。FDDB為二倍體的典型代表，廣泛應(yīng)用于茶葉產(chǎn)業(yè)，而XL1作為其三倍體后代，具有明確的親緣關(guān)系，能夠有效減少其他基因背景帶來的干擾，確保倍性差異是代謝物變化的主要原因。

通過比較母本FDDB與XL1的代謝物積累情況，能夠揭示二者在基因表達(dá)與代謝物質(zhì)含量上的差異。這種基于親緣關(guān)系的對比研究對于分析三倍體植物的代謝優(yōu)勢具有重要的意義，尤其在茶樹研究中，可以更直觀地展示倍性變化對茶葉品質(zhì)的影響。

同一種資源的3個樣本重復(fù)聚在一起（圖6），2份資源處于質(zhì)控樣品的不同區(qū)域，說明品種間的代謝物存在顯著差異。以母本FDDB為對照組，共檢測到1203個差異代謝物。采用OPLS-DA分析方法對二倍體親本和三倍體后代進(jìn)行了顯著性差異分析。OPLS-DA模型的R2Y均為1，Q2為0.61，說明模型構(gòu)建良好?；贠PLS-DA顯著差異代謝物的篩選依據(jù)，XL1對比FDDB共篩選出差異顯著代謝物170個，其中表達(dá)量上調(diào)81個，表達(dá)量下調(diào)89個。差異代謝物分類中，類黃酮類最多（54個），其次為氨基酸及其衍生物（18個）、酚酸類（15個）、糖類及其衍生物（13個）、有機(jī)酸及其衍生物（11個）、茶丙素和聚酮化合物（9個）、酚類及其衍生物（8個）、有機(jī)雜環(huán)化合物（8個）、脂質(zhì)（7個）、核苷酸及其衍生物（6個）、

醇類和多元醇類（4個）、萜類（4個）、胺類（3個）、生物堿及其衍生物（3個）、維生素（3個）、有機(jī)氧化合物（2個）、植物激素（2個）。對差異代謝物差異倍數(shù)進(jìn)行對數(shù)化處理，差異代謝物增加和減少排在前20位的物質(zhì)（圖7），增加最多的斬龍劍苷A（酚酸類），其次是3，4，5-三甲氧基苯酚（酚類及其衍生物），減少最多的為N-羥基通過差異代謝物KEEG分類分析發(fā)現(xiàn)主要富集在4個大類（圖8）：（1）代謝，主要富集在10個通路，排前3分別是全局和概覽圖（31.11%），其他次級代謝產(chǎn)物的生物合成（16.67%），氨基酸代謝（14.44%）；（2）基因信息處理，富集在翻譯（2.22%）和蛋白質(zhì)折疊、分類和降解（1.11%）；（3）環(huán)境信息處理，富集在膜運(yùn)輸（2.22%）；（4）細(xì)胞進(jìn)程，富集在運(yùn)輸和分解代謝（1.11%）。通過KEEG分析（圖9），差異代謝通路中變化最顯著的前3依次為黃酮類化合物的生物合成，黃酮和黃酮醇的生物合成，戊糖和葡萄糖醛酸的相互轉(zhuǎn)化。

3""討論

倍性改變對植物的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響。多倍體植物在形態(tài)學(xué)（如更大的細(xì)胞、更厚的葉子、更長的木纖維）、生理學(xué)（如更高的葉綠素含量和光合速率）和生化（如更高的次生代謝物、葉綠素和激素的含量），均表現(xiàn)出具有農(nóng)業(yè)意義的復(fù)雜性狀（如更高或更低的生長速率、耐旱性、抗倒伏性）[24-26]。本研究深入探討了茶樹倍性變化對其形態(tài)和生理特性的影響。利用流式細(xì)胞術(shù)和氣孔觀察技術(shù)確認(rèn)了茶種種質(zhì)資源中二倍體與三倍體的多樣性，并發(fā)現(xiàn)三倍體茶樹在氣孔長度、氣孔寬度、氣孔密度等方面的顯著差異，這些特征與多倍體植物的“巨大化”現(xiàn)象相吻合，可能源于基因劑量效應(yīng)[27-29]。

在形態(tài)學(xué)上，三倍體茶樹展現(xiàn)出了較大的葉片和較長的葉柄，這與多倍體植物的一般特征相符。此外，三倍體茶樹在物候期上表現(xiàn)為晚生，這可能與其生長周期的延長有關(guān)，從而在生長季節(jié)后期更好地適應(yīng)環(huán)境，提高茶葉品質(zhì)。在農(nóng)藝性狀方面，三倍體茶樹的一芽二葉百芽重和葉面積顯著高于二倍體，這表明其具有更高的生物量積累能力，可能與細(xì)胞體積增大和代謝活動增強(qiáng)有關(guān)[10]。氣孔結(jié)構(gòu)方面，三倍體茶樹的氣孔尺寸較大但密度較低，這可能影響其光合效率和水分利用效率，對栽培管理提出了新的要求[30]。多倍體植物的基因組多倍化通常伴隨著顯著的代謝物變化。植物在基因組多倍化后，其代謝和基因表達(dá)往往會發(fā)生顯著變化，親緣關(guān)系的作用對于準(zhǔn)確分析代謝物差異尤為關(guān)鍵[31]。此外，多倍體植物的代謝差異分析中，母本與后代的比較是一種有效的方法，有助于深入了解多倍體植物的代謝調(diào)控機(jī)制[32]。

三倍體茶樹表現(xiàn)出更大的葉面積和更高的一芽二葉百芽重，這可能與其代謝活性增強(qiáng)有關(guān)。在三倍體中觀察到的代謝物差異，特別是次生代謝物如類黃酮和酚酸的增加，可能是其更大的生物量和生物活性的分子基礎(chǔ)。代謝組學(xué)分析顯示，三倍體茶樹相較于二倍體，顯著增加了類黃酮類代謝物，減少了某些氨基酸衍生物（如N-羥基-L-色氨酸）。類黃酮的增加可增強(qiáng)抗氧化活性[33-34]，有利于抗病蟲害和應(yīng)對環(huán)境壓力。而N-羥基-L-色氨酸的減少可能對植物防御機(jī)制產(chǎn)生影響[35]。這些變化不僅提高了茶葉的抗氧化性能，也可能增強(qiáng)了其抗病蟲害和環(huán)境適應(yīng)能力。

三倍體生理和生化特征的變化，使三倍體茶樹在特定環(huán)境或市場需求下更具優(yōu)勢。例如，增加的類黃酮含量可能提高茶葉品質(zhì)，使其更適合于高附加值茶產(chǎn)品的生產(chǎn)。本研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了倍性變化對茶樹代謝物積累及其品質(zhì)的顯著影響。這種代謝優(yōu)勢為三倍體茶樹提供了在茶葉品質(zhì)改良中的潛力。

4""結(jié)論

本研究通過系統(tǒng)分析165份茶樹樣本，成功鑒定出11份三倍體茶樹，展示了流式細(xì)胞儀在茶樹倍性分析中的高效應(yīng)用。研究結(jié)果表明，三倍體茶樹與二倍體茶樹在多項(xiàng)農(nóng)藝性狀和生理特性上存在顯著差異，尤其在物候期、一芽二葉百芽重、葉面積以及葉形等方面。此外，三倍體茶樹的某些生理和生化特性，如更大的葉面積和更高的一芽二葉百芽重，均表明其具有更高的生物量積累能力，這可能與細(xì)胞體積的增大和代謝活動的增強(qiáng)有關(guān)。此外，通過對三倍體西蓮1號及其母本福鼎大白茶的代謝組學(xué)分析，我們發(fā)現(xiàn)了1203個差異代謝物，進(jìn)一步揭示了倍性變化對茶樹代謝輪廓的影響，其中類黃酮和酚酸的增加可能為三倍體茶樹提供了更強(qiáng)的抗逆性和更優(yōu)的品質(zhì)特性。

這些發(fā)現(xiàn)不僅為茶樹的基因評估和倍性雜交育種提供了重要的科學(xué)依據(jù)，也對優(yōu)化茶樹品種的育種策略和提高茶葉經(jīng)濟(jì)價值具有重要意義。未來的研究可以進(jìn)一步探索三倍體茶樹的其他經(jīng)濟(jì)性狀及其在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)，以更好地利用這些優(yōu)勢特性，促進(jìn)茶葉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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