茶叶质量安全检测技术及绿色防控研究进展

茶是世界上最受欢迎的无酒精饮料之一,其质量安全问题备受消费者关注,茶叶质量安全关系到茶产业良性发展和消费者健康。有关茶叶质量安全的研究不仅为提高茶叶品质和保障茶叶安全提供科学依据,也为茶产业可持续发展提供有力支撑,近一年来在风险物质检测和产地溯源技术等方面取得了一系列研究成果。本文综述了2023年以来茶叶质量安全在以上两个方面的相关研究进展,包括茶叶中农药、重金属、真菌毒素、环境污染物、加工副产物等风险物质检测技术,以及地理标志性名优茶产地溯源技术相关研究,同时总结了茶园绿色防控研究进展及实施措施,并指出了未来发展的方向,以期为茶叶质量安全相关研究及茶产业质量安全提升提供理论参考。

可变剪切参与茶树对草甘膦胁迫的分子响应

【目的】在茶园生产中,喷施草甘膦等除草剂时会发生药液漂移,从而严重影响茶树生长并危害茶叶品质和产量,但茶树在草甘膦胁迫下基因转录水平的变化及响应机制还知之甚少。【方法】本研究以国家级茶树良种‘舒茶早’为试材,叶片喷施草甘膦(2.50 kg ai·hm-2)后在第1 d和第5 d进行转录组测序,并对差异基因的可变剪切(alternative splicing,AS)事件进行分析和验证。【结果】内含子保留的AS类型占比最多(16.51%),其次是3’端AS(13.58%)和5’端AS(8.43%),而外显子跳跃发生频率最低(6.75%),其余类型占比54.73%;两个时间点分别有1588条和1768条差异可变剪切基因(DAGs),其中788条为共有DAGs,DAGs主要富集在类黄酮生物合成、丙酮酸代谢等与草甘膦胁迫相关通路;进一步证实了CsSDH1、CsSDH2、CsPR、CsADH、CsHD-Zip和CsMYB等基因发生AS的真实性,并且qRT-PCR验证了CsSDH1、CsSDH2和CsMYB基因及其可变剪切体的表达水平与其转录组表达水平高度一致。【结论】本研究鉴定了大量的草甘膦胁迫条件下发生AS的差异基因,并证实了其AS事件的真实性,为进一步深入探究茶树对草甘膦胁迫响应的分子机制提供理论参考。

不同叶面肥对茶树容器大苗生长的影响

【目的】研究不同叶面肥对茶树容器大苗生长的影响,为茶树容器大苗叶面配方施肥和培育技术提供参考依据。【方法】对1年生无性系茶苗‘中茶108’施用清水(CK)、0.5%尿素(LF1)、0.5%尿素+0.125%的磷酸二氢钾(LF2)、1%腐植酸水溶液(LF3)4种叶面肥,通过测定茶苗新梢形态指标、生长指标和光合生理指标来分析不同叶面肥对茶树容器大苗生长的影响。【结果】与CK相比,LF2和LF3处理能显著提高两轮新梢定型修剪生物量、地上部分干重和鲜重,增加分枝总数、长枝数、一级侧枝粗度,其中LF2处理还能显著增加新梢展叶数、新梢长度和新梢叶面积。光合生理指标结果表明,喷施叶面肥能显著提高净光合速率和气孔导度,其中LF2处理对茶苗光合作用效果最好。【结论】喷施叶面肥是茶树容器大苗培育的一项有效技术措施,LF2叶面肥(0.5%尿素+0.125%磷酸二氢钾)对茶树容器大苗生长最有利。

茶树夏季短穗扦插快速成苗技术研究

【目的】短穗扦插是茶树繁育的主要方法,多在秋季进行,但其育苗周期长、越冬管理成本高,为此本研究构建一种节本高效的快育技术,为茶树良种快速推广与应用提供保障。【方法】分别用不同植物生长调节剂处理‘中茶108’国家级良种短穗后再进行扦插,并对扦插后茶苗的生长指标和内源激素含量进行测定和统计。【结果】碧护+生根粉处理显著提高扦插苗成活率(96.7%)和出圃率(87.8%),其中成活率(2021年10月28日)较对照(清水处理组)和生根粉处理组分别提高了10.4%和9.2%、出圃率较对照和生根粉处理组分别提高了16.7%和20%。内源激素测定结果表明,碧护+生根粉处理的幼苗叶片中茉莉酸含量显著高于对照和生根粉处理组,分别是其2.64倍和1.29倍,其余4种激素含量无明显差异。【结论】夏季扦插时,碧护+生根粉处理显著提高了扦插苗的成活率和出圃率,相较传统秋季扦插,育苗周期缩短5~6个月。

不同施肥处理对茶树容器大苗生长的影响

【目的】研究不同施肥处理对茶树容器大苗生长的影响,获取最优的底肥配比和叶面肥组合,为茶树容器大苗培育技术的完善提供参考。【方法】在2022-05-01至2022-12-15,以1年生龙井43容器大苗为试验对象,设置3个底肥处理,其中对照(CK)为复合肥(m(N)∶m(P_(2)O_(5))∶m(K_(2)O)=20∶20∶20)滴灌处理,SRF1(m(N)∶m(P_(2)O_(5))∶m(K_(2)O)=15∶15∶15)和SRF2(m(N)∶m(P_(2)O_(5))∶m(K_(2)O)=15∶10∶15)为缓释肥拌入轻基质,同时配合喷施5 g/L的尿素处理;设置4种叶面肥喷施处理,其中WT为清水对照,LF1为5 g/L的尿素,LF2为5 g/L的尿素+1.25 g/L的磷酸二氢钾混合液,LF3为5 g/L的尿素+1.25 g/L的氨基酸肥混合液,叶面肥处理组均采用复合肥(5 g/L)与腐植酸水溶肥(0.11 mL/L)进行滴灌。测定茶苗2轮新梢物候期、新梢形态指标(新梢展叶数、新梢长度、新梢最大节间长和叶面积)、新梢鲜质量和干质量,2轮新梢结束后检测茶苗分枝指标(分枝总数、短枝数、长枝数、一级侧枝数和一级侧枝粗度)、生长量(苗高、地径、地上干质量、地下干质量、高径比和根冠比)以及光合生理指标(叶绿素含量指数、净光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度和蒸腾速率),分析不同底肥和叶面肥处理对茶树容器大苗生长的影响。【结果】与CK组相比,缓释肥处理组茶苗新梢物候期提前了2~6 d,SRF2组展叶时间较SRF1组更早;缓释肥处理组2轮茶苗的新梢展叶数、新梢长度、新梢最大节间长及第1轮新梢叶面积与CK组均无显著差异,但第2轮茶苗新梢叶面积在SRF2组有显著增加;茶苗第1轮新梢鲜质量和干质量均显著增加,但第2轮仅在SRF2组有显著增加;茶苗的长枝数、苗高、地径、地上干质量、地下干质量仅SRF2组显著增加,缓释肥处理组茶苗的分枝总数、短枝数、一级侧枝数、一级侧枝粗度、高径比和根冠比较CK组无显著差异;缓释肥处理组叶绿素含量指数、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率较CK均显著增加,但胞间CO_(2)浓度均显著降低。与WT组相比,喷施叶面肥后茶苗的新梢物候期提前2~4 d,LF2和LF3组展叶时间较LF1组更早;LF2组2轮茶苗的新梢长度、新梢叶面积及第1轮新梢展叶数、新梢最大节间长均较WT显著增加;LF1和LF2组茶苗第1轮新梢鲜质量和干质量均显著增加,但第2轮仅在LF2组有显著增加;茶苗的分枝总数、短枝数、长枝数均显著提高,但3个叶面肥处理组之间并无显著差异;叶面肥处理组茶苗的一级侧枝数、地下干质量、高径比和根冠比与WT相比均无显著差异,一级侧枝粗度和地上干质量仅在LF2组有显著提高。LF2和LF3组茶苗的苗高和地径显著提高,且均以LF2组效果最好。叶面肥处理可以显著提高叶绿素含量指数、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但胞间CO_(2)浓度均显著降低。【结论】适宜配比的底肥和叶面肥均能够提前茶苗新梢物候期,促进茶苗生长,施用NPK比例为15∶10∶15的缓释肥及喷施尿素+磷酸二氢钾混合液的效果均最好。

低温胁迫对茶树叶片生理特性的影响

【目的】研究低温胁迫对茶树叶片中主要渗透调节物质、叶绿素含量(以叶绿素含量指数(CCI)表征)及其荧光参数Fv/Fm值的影响,探讨茶树对低温胁迫的响应特点,为茶树的引种及抗寒栽培提供理论依据。【方法】以"舒茶早"和"乌牛早"的当年生枝条为材料,对其分别进行-6、-9、-12、-15和-18℃的低温处理,以未经低温处理的枝条为对照,研究逆境条件下,茶树叶片的相对电导率、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素含量及Fv/Fm值的变化,并根据相对电导率计算半致死温度(LT50)。【结果】-6℃处理下,"舒茶早"和"乌牛早"的相对电导率与对照均无显著差异,之后随着温度的降低相对电导率显著增大。"舒茶早"和"乌牛早"叶片中的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量随温度的降低均呈先升后降的变化趋势,且"舒茶早"叶片中3个指标的含量均明显高于"乌牛早",但"舒茶早"和"乌牛早"响应低温胁迫的温度范围有所不同。"舒茶早"叶片中的叶绿素含量远高于"乌牛早",温度低于-9℃时,2种茶树叶片叶绿素含量和Fv/Fm值均明显降低。"舒茶早"和"乌牛早"的LT50分别为-17.3和-16.7℃。【结论】在低温胁迫过程中,与茶树抗寒相关的生理指标均发生显著变化;-17℃左右低温会对茶树造成严重的生理伤害,栽培上应注意预防这种极端的低温冻害。

自然越冬过程中3个茶树品种的生理特性变化及抗寒性评价

以茶树〔Camellia sinensis(Linn.) Kuntze〕品种‘舒茶早’(‘Shuchazao’)、‘乌牛早’(‘Wuniuzao’)和‘平阳特早’(‘Pingyangtezao’)为实验材料,分析了自然越冬过程中(2011年10月至2012年3月)茶树叶片主要渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白质、热稳定蛋白质和脯氨酸)含量、抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)和总叶绿素含量的变化,并应用主成分分析结合隶属函数法对3个茶树品种抗寒性进行综合评价。结果表明:自然越冬期3个茶树品种叶片生理指标随时间推移呈规律性变化,越冬期(12月和1月)与越冬前期(10月)、越冬后期(2月和3月)各指标总体上差异显著,且品种间各指标也有一定差异。可溶性糖、可溶性蛋白质、热稳定蛋白质和脯氨酸含量以及SOD活性均呈先升后降的变化趋势,且峰值多出现在12月或2月;CAT和POD活性、Fv/Fm值和总叶绿素含量则呈先降后升的变化趋势,且均在1月降至最低。主成分分析结果显示:第1主成分(X1)包括可溶性糖含量、SOD活性、CAT活性、POD活性、Fv/Fm和总叶绿素含量,贡献率达到57.97%;第2主成分(X2)包括可溶性蛋白质含量、热稳定蛋白质含量和脯氨酸含量,贡献率达到26.89%。综合评价结果显示:自然越冬期3个茶树品种抗寒性的综合评价值均随时间推移呈先升后降的变化趋势,且均在12月达到最高,据此判断3个茶树品种中‘舒茶早’的抗寒性最强、‘乌牛早’的抗寒性最弱,‘平阳特早’的抗寒性介于二者之间。研究结果显示:在自然越冬过程中供试3个茶树品种的抗寒性与其生理指标变化及生长表现一致,表明综合评价法可用于茶树抗寒性评价。

茶叶加工中β-半乳糖苷酶活性变化的研究

不同芽叶中β-半乳糖苷酶活性存在差异,嫩芽叶>老叶>嫩茎。芽叶中的β-半乳糖苷酶活性在摊放2b后上升到最高峰,为鲜叶酶活性的1.2倍;随着摊放时间的延长,酶活性又逐渐下降,8h后酶活性降至鲜叶酶活的85%。揉捻及发酵过程中β-半乳糖苷酶活性呈大幅度下降。微波杀青处理后,β-半乳糖苷酶快速失活,摊放冷却后没有复性。

茶树咖啡碱生物合成相关酶基因表达研究

用半定量PCR法,分别研究了4个月幼龄茶树嫩叶、成熟叶片、茎、根以及愈伤组织中咖啡碱合成酶(TCS1)、次黄嘌呤苷-5′-单酸磷酸脱氢酶(TIDH)、s-腺苷甲硫氨合成酶(sAMS)等咖啡碱生物合成相关酶基因的差异表达。研究表明,茶树嫩叶中TCS1基因表达量高于其他部位,TIDH基因叶内表达量多于茎和根中,但sAMS表达量在茶树各个部位差异不大;在茶树愈伤组织中,幼嫩组织TCS1基因表达量也远高于老化组织。这些结果支持前人酶学与代谢学研究中咖啡碱主要在嫩叶中合成的结论,可以推测嫩叶中咖啡碱的生物合成取决于咖啡碱合成酶的较强表达。

茶树抗逆相关基因ERF的克隆与表达特性分析

对利用cDNA-AFLP技术所获得的茶树低温诱导差异表达片段TDF,通过RACE方法获得含完整编码区序列的茶树ERF基因cDNA克隆,其开放阅读框编码212个氨基酸,包含一个保守的结构域AP2/ERF,与多种植物ERF蛋白具有高度同源性。qRT-PCR分析表明,茶树ERF基因受低温、乙烯、脱水、NaCl等上调表达,最大表达量分别是诱导前的121.1、22.6、2.6和2.2倍。在不同组织器官中,茶树ERF基因在转录水平上存在显著差异,成熟叶片中表达最高,其次是芽,而根和茎中表达量较低且相当,花和种子中表达极低。推测该基因在茶树响应非生物胁迫中发挥重要作用以及在组织中的表达受到严格控制。

施肥模式对茶叶品质、产量构成及土壤肥力的影响

采用田间试验,比较分析了撒施、沟施和沟施覆膜3种施肥模式及沟施覆膜下氮肥施用量对茶叶品质成分、产量构成因子和茶园土壤肥力状况的影响。结果表明:沟施覆膜在一定程度上增加了茶叶产量并改善了品质,提高了茶园土壤的基本肥力状况,沟施次之,撒施效果最差。与沟施相比,沟施覆膜下茶叶的水浸出物、咖啡碱、游离氨基酸含量分别提升2.24%、7.26%、14.68%,茶多酚下降1.88%,芽叶密度、芽叶长度分别提升8.50%、8.15%;土壤表层和深层pH分别下降8.16%和5.30%,表层有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾分别提升10.87%、26.74%、17.95%、34.69%、25.42%,深层有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾分别提升10.38%、28.22%、25.64%、15.34%、17.97%。比较沟施覆膜下45 kg·hm-2、60 kg·hm-2、75 kg·hm-2、90 kg·hm-2 4种施氮量对茶叶品质、产量构成以及土壤肥力提高的效果,结果表明随着施氮量的增加,茶叶品质及产量构成和茶园土壤肥力增加,但施氮75 kg·hm-2与90 kg·hm-2处理的茶叶品质及产量构成因子间差异不显著,说明沟施覆膜条件下施氮肥75 kg·hm-2即可满足茶园生产需求。

茶树扦插生根过程中3种氧化酶活性及多酚含量变化研究

对3个国家茶树品种扦插生根情况以及扦插过程中3种氧化酶活性和茶多酚含量变化进行研究。结果表明,不同品种间扦插繁育能力存在差异,扦插成活率排序为:皖茶91>舒茶早>石佛翠。在扦插过程中,PPO活性均呈上升→下降→上升趋势,扦插15 d时达到高峰且皖茶91高于舒茶早和石佛翠;POD活性与扦插生根呈负相关,除石佛翠呈上升趋势外,其他2个品种均先降后升;IAAO活性除石佛翠基本无变化外,其他2个品种均呈上升→下降→上升趋势,皖茶91变化幅度比舒茶早大;这3种氧化酶与茶树扦插成活率具有明显的相关性。插穗叶片中茶多酚含量的增加也有利于插穗成活率的提高。

特异茶树品种“紫娟”叶色转变的基因表达差异分析

利用cDNA-AFLP技术研究了特异茶树品种"紫娟"幼嫩叶片和成熟叶片的基因表达差异。从256对引物组合中获得59个差异表达带,其中在幼嫩叶片中获得26个上调片段,成熟叶片中获得33个上调片段。通过GenBank BLASTX比对分析,所获得的片段包括转录因子、代谢相关蛋白、信号蛋白以及一些假设蛋白、未知蛋白和没有比对的基因片段。利用RT-PCR对片段ZM4、ZM7、ZM12进行表达特性分析表明,ZM4、ZM7、ZM12均在成熟叶片中上调表达。这些研究结果将为深入研究理解"紫娟"茶树叶色转变的机理,以及相关基因克隆打下基础。

茶树花蕾14-3-3蛋白基因的分子克隆及差异表达分析

【目的】从分子水平研究茶树花蕾发育阶段的相关基因表达,了解茶树花蕾的发育机理,利用分子生物学技术抑制茶树的生殖生长、促进营养生长。【方法】利用cDNA-AFLP技术对茶树花蕾发育早期和晚期的差异表达进行分析。采用RACE技术克隆到花蕾发育晚期阶段特异表达的、在花蕾发育中可能起重要作用的14-3-3基因,通过RT-PCR和Western-blot方法研究该基因转录水平和蛋白质表达水平的特点。【结果】在测定的大约1110个茶树花蕾cDNA片段中,122个(10.9%)是差异性表达的,其中87个在发育晚期特异表达,包括茶树14-3-3蛋白基因(GenBank登录号:DQ444463),其全长为1072bp,包含1个由783个核苷酸组成的ORF,编码260个氨基酸,5′非翻译区和3′非翻译区分别有67和222个核苷酸,该基因与其它植物的14-3-3蛋白基因在核苷酸序列和推导的氨基酸序列方面均有着比较高的相似性。RT-PCR和Western-blot分析表明该基因在茶树的晚期发育花蕾中特异表达。【结论】14-3-3蛋白仅存在于茶树发育晚期的花蕾中。cDNA-AFLP技术能用于茶树花蕾不同发育时期的基因分离研究。

茶树可溶性糖含量的HPLC-ELSD检测及其与茶树抗寒性的相关分析

建立了茶树叶片中可溶性糖的高效液相色谱一蒸发光散射检测(HPLC-ELSD)的测定方法。以AgilentZorbax carbohydrate柱为分离柱,流动相为乙腈-水(75:25,V/V),流速1.0 mL.min-1,柱温30℃,上样量10μL。蒸发光散射检测器漂移管温度85℃,雾化器温度36℃。通过该方法测定越冬期间皖茶91、乌牛早、平阳特早和龙井43叶片中果糖、葡萄糖和蔗糖的含量变化。结果表明,越冬期间3种可溶性糖含量的变化幅度一致:皖茶91>龙井43>平阳特早>乌牛早。在茶树叶片中的含量均随着气温的降低呈现增长趋势,且具有较好的规律性。蔗糖作为茶树叶片中可溶性糖的主要成分,用HPLC-ELSD法可以方便、快速、准确的检测出来。因此低温胁迫下通过HPLC-ELSD法测定茶树叶片中蔗糖含量的变化,可作为鉴定茶树品种抗寒性的一种新方法。

应用叶绿素荧光法鉴定茶树品种抗寒性的研究

叶绿素荧光技术在植物抗逆性研究中具有良好的应用前景。以电导法测定结果为参照,研究适合鉴定茶树抗寒性的叶绿素荧光参数。结果表明,叶绿素荧光参数Fv/Fm配合Logistic方程测定的茶树品种抗寒能力与电导法的结果相一致:舒茶早>皖茶91>平阳特早茶,而Fv/Fo、Fm、Fo测定的结果则与之不相符。叶绿素荧光法在植物抗逆性鉴定过程中比电导法方便快捷,干扰因素少,可作为鉴定茶树品种抗寒性的一种新方法。

叶绿素仪CCM-200在测定茶树叶片叶绿素和氮素含量上的应用

叶绿素仪是一种快速、无损地测定植物叶片叶绿素和氮素含量的有效工具。采用分光光度计法和凯氏定氮法分别测定茶树叶片叶绿素含量和氮素含量,并与叶绿素仪测定的CCI值进行相关性分析。结果表明,CCI值与叶绿素含量均呈显著正相关,其中单位面积叶绿素a(R2为0.972 8)、b(R2为0.858 6)及总量(R2为0.977 4)与CCI值的相关性均高于单位质量叶绿素含量与CCI值的相关性;不同品种茶树叶片叶绿素含量差异明显,但仍与其CCI值有良好的线性关系。研究还显示,CCI值和叶片全氮含量之间呈显著线相关性,其R2为0.982 8。说明叶绿素仪CCM-200在茶树叶片叶绿素和氮素含量估算上具较好的适用性。

茶树冷诱导基因的AFLP筛选及其表达分析

以中小叶茶树良种舒茶早和云南大叶种73-11为材料,于4℃低温处理4 d后,采用AFLP技术筛选出冷诱导下茶树差异表达基因并进行分析.结果显示,实验共获得41个差异片段(TDFs),其中舒茶早产生19条差异条带,73-11产生38条差异条带,两品种共有条带16条.所获得的差异片段按功能可划分为4类,即信号传导蛋白、转录因子、基础代谢相关蛋白、抗逆蛋白质,此外还有一些假设蛋白质以及未知蛋白.利用qRT-PCR对Kh1、Kh3和Kh11差异片段进行验证,结果显示这3个片段均被低温诱导,表达量上升.研究表明,茶树在低温胁迫下的逆境反应非常复杂,涉及多种代谢过程中的众多基因,而且大叶种比中小叶种对低温反应更为敏感.

茶树咖啡碱合酶cDNA在大肠杆菌中的表达

通过RT PCR法扩增出茶树咖啡碱合酶 (TCS)cDNA编码区全序列 ,并将其克隆到表达载体pET 32a (+)中 ,得到重组质粒pET TCS ,在表达宿主菌BL2 1trxB (DE3)中高效表达 ,产生相对分子质量约为 6 2 0 0 0的融合蛋白。该融合蛋白包括 112个氨基酸残基的硫氧还原蛋白及 370个氨基酸残基的茶树TCS蛋白。实验结果表明 ,随着诱导时间的延长 ,表达的融合蛋白产量逐渐增加 ,表达蛋白总量最高可达到菌体总蛋白的 39 14 % ;在 15、 2 5和 37℃ 3个不同的诱导温度下 ,均能诱导产生融合蛋白 ,而且产生的总量及其可溶性部分所占比例均随诱导温度升高而增加 ;在菌体的各个部位中 ,融合蛋白主要在细胞质中以可溶的形式进行表达 ,有少量在外周质中表达或以包涵体形式在细胞质中表达。另外 ,体外酶促反应表明 ,表达的融合蛋白能催化可可碱甲基化生成咖啡碱 ,具有正常的生物学活性。