干旱胁迫对茶树幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响

在全球变暖的气候背景下,干旱已成为限制作物生产发展的重要因素,但目前关于干旱胁迫下不同茶树的生理生化响应研究相对较少。以黄金茶1号(HJC-1)、壶瓶山8号(HPS-8)和壶瓶山15号(HPS-15)等10个茶树品种(系)的一年生幼苗为材料进行盆栽控水试验,对持续性干旱胁迫处理下茶树幼苗的表型、叶片结构、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和可溶性糖含量进行研究。结果表明,干旱胁迫使其叶长、叶宽缩短,叶片数减少,侧根数增多,植株矮化;叶片厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、下表皮厚度、栅栏组织与海绵组织比值均呈现下降趋势。叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量与对照组相比均有所增加,且叶绿素a含量存在极显著性差异(P<0.0001)。10个茶树品种(系)在干旱胁迫下均受到光抑制,与对照组相比,Fo、Fv/Fm和Fv/Fo值减少,而Fm值增大。叶片可溶性糖含量在干旱胁迫下与正常水分环境相比有所增加,除湘农1号(XN-1)外,其他品种(系)的增加量均有显著性差异。通过耐旱性隶属函数值法比较得出,茶树HPS-8、湘农18号(XN-18)、湘农9803号(XN-9803)、湘农9810号(XN-9810)和湘农9809号(XN-9809)的抗旱能力较弱,HJC-1、HPS-15、XN-1、湘农9802号(XN-9802)和壶瓶山20号(HPS-20)的抗旱能力相对较强。

茶树尿卟啉原脱羧酶基因CsHEME2的克隆与生物信息学分析

为初步探索茶树对酸雨胁迫的应答机制,基于模拟酸雨胁迫茶树幼苗成熟叶片转录组测序结果,采用RTPCR技术从茶树cDNA中克隆出尿卟啉原脱羧酶(Uroporphyrinogen decarboxylase,HEME2)的CDS区全长序列(GenBank登录号:MN329147),其总长度为1182 bp,共编码393个氨基酸残基。生物信息学分析结果表明,CsHEME2基因编码蛋白分子质量约为43.17 kDa,理论等电点(pI)约为6.73,是稳定的疏水蛋白,不具有信号肽为非分泌蛋白,亚细胞定位预测结果为该基因定位在叶绿体,二、三级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。进化树结果显示,CsHEME2基因与中华猕猴桃(Actinidia chinensis)亲缘关系最近。采用实时荧光定量PCR技术检测CsHEME2基因在模拟酸雨胁迫处理叶片和正常叶片中的表达水平,结果显示该基因在模拟酸雨胁迫处理叶片中的相对表达量比在正常叶片中高并存在显著差异。

舜皇山野生茶树种质资源筛选

以从舜皇山筛选出的17个野生茶树单株为研究对象,通过表型性状调查,利用主成分和聚类分析等方法分析春、夏、秋三季生化成分含量差异,筛选优异种质。结果表明:17个野生茶树单株多为灌木型和中叶类,整体发芽期较晚;初步鉴定5个单株适制红绿茶,12个单株适制绿茶,其中2个单株(XN-1、XN-2)的春季游离氨基酸高于4%,茶氨酸均为2.5%,酚氨比小于5,具有制作高品质绿茶潜力。对17个单株的生化成分进行主成分分析,春季提取4个主成分,累积贡献率达91.445%,茶氨酸、非酯型儿茶素、EGCG、茶多酚和水浸出物是影响春季茶叶品质的主要成分;夏季提取3个主成分,累积贡献率达77.454%,非酯型儿茶素、酯型儿茶素和茶氨酸是影响夏季茶叶品质的主要成分;秋季提取4个主成分,累积贡献率达84.127%,酯型儿茶素、EGCG、游离氨基酸、茶氨酸和水浸出物是影响秋季茶叶品质的主要成分。基于生化成分的聚类分析,将舜皇山17个野生茶树单株分为4类,其中XN-2单独成一类。

茶树‘湘妃翠’黄化枝光合生理与组织学

黄化突变是茶树叶色变异中的一个重要分支,研究其光合生理特征及生理结构变化规律对于揭示黄化茶树对环境的响应机理具有重要意义。在湖南农业大学‘湘妃翠’茶树母本园中,发现一株茶树上生长出数枝黄化枝条。通过对黄化单株黄化叶(YPEL)、黄化单株正常叶(YPNL)以及正常株正常叶(NPNL)的叶绿体色素含量、超微结构、叶绿素荧光参数及解剖结构进行研究。结果表明:YPEL叶绿素、类胡萝卜素含量极显著低于YPNL和NPNL;YPEL叶绿体面积与基粒片层有效堆叠明显少于NPNL,YPEL叶绿体中出现淀粉粒、嗜锇颗粒和囊状小泡异常增多现象;YPEL叶绿素荧光参数Fm、Fv/Fm、Fv/Fo、qP、qN值极显著低于YPNL和NPNL,而Fo、NPQ值则极显著高于YPNL和NPNL;黄化叶主脉厚度极显著小于NPNL(15.96%),栅栏组织厚度/海绵组织厚度显著高于NPNL(37.09%),YPEL茎髓细胞面积极显著小于NPNL(43.86%)。研究表明,‘湘妃翠’黄化单株叶色黄化的直接原因可能是因为叶绿体结构瓦解,导致叶绿素及类胡萝卜素的生物合成受阻;而叶绿体结构瓦解也严重影响了黄化叶的光合作用,导致黄化叶受到光抑制与光氧化。黄化枝通过改变叶与茎的生理结构比例,减少养分消耗并增强营养物质的储存能力,从而保证其正常发育与生长。

炎陵银边茶与炎陵花叶茶生理生化特质分析

茶树（Camellia sinensis（L.）O.Ktze.）是我国重要的经济作物。斑锦突变常见于多肉植物,表现在营养器官如叶和茎上有不同颜色斑块,在茶树上较为少见,本研究选用的材料炎陵银边茶和炎陵花叶茶为两个斑锦突变品系,其叶片表现为白绿嵌合与黄绿嵌合。通过测定炎陵银边茶与炎陵花叶茶白化与正常组织的儿茶素、叶绿素及类胡萝卜素等关键生化成分的含量与两种组织的面积占整体叶面积的比值及其叶色的RGB值;利用叶绿素荧光分析技术测量反映了PSⅡ对激发能利用和耗散情况的Y（Ⅱ）、NPQ、q P与Fv/Fm的值;使用透射电子显微技术对炎陵花叶茶与炎陵银边茶黄色或白色组织与绿色组织的叶绿体结构进行分析。发现白化组织中叶绿素荧光参数的值与光合色素的含量均低于正常组织,且在白化组织中叶绿体结构异常,推测由于这两个斑锦突变茶树品系白化组织中叶绿体结构异常且光合色素含量低,使其光合作用受阻,进而造成白化组织与正常组织叶色RGB值、生化成分含量与叶绿素荧光参数值的差异。