氮素形态和弱光胁迫对茶树生长代谢的影响

为解析氮(N)素形态和弱光胁迫对茶树生长代谢的影响,以2年生龙井43扦插苗为试验材料,通过溶液培养分别供给NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N 2种不同形态N源,以及正常光照和弱光2种光照强度。结果表明:(1)茶苗净光合速率主要受N素形态影响,正常光照条件下,NH_(4)^(+)-N处理明显高于NO_(3)^(-)-N处理;相同氮素条件下,与正常光照相比,弱光胁迫有减弱茶苗净光合速率的趋势。(2)茶苗新梢叶绿素含量主要受氮素形态和光照共同影响,弱光胁迫有助于提高叶绿素含量。正常光照时NH_(4)^(+)-N处理的茶苗新梢叶绿素含量显著高于NO_(3)^(-)-N处理,但叶绿素a(Chl a)和叶绿素b(Chl b)含量的比值(Chl a/b)基本不变,弱光胁迫后新梢叶绿素含量增加,但NH_(4)^(+)-N处理的新梢Chl a/b值明显提高,而NO_(3)^(-)-N处理的Chl a/b值略有下降,茶树施用NO_(3)^(-)-N比施用NH_(4)^(+)-N更具有耐荫性。(3)茶苗N素吸收主要受N素形态和光照共同影响,弱光胁迫有助于提高茶苗新梢N素的累积。正常光照时NH_(4)^(+)-N处理的茶苗新梢N含量要明显高于NO_(3)^(-)-N处理,弱光胁迫明显增加茶树地上部N含量。(4)新梢品质成分变化主要受到光照影响,但酚氨比的变化受光照和氮源的共同作用影响。正常光照下NH_(4)^(+)-N处理新梢游离氨基酸总量和咖啡碱含量明显高于NO_(3)^(-)-N处理,而酚氨比则低于NO_(3)^(-)-N处理。弱光胁迫后新梢中游离氨基酸和咖啡碱含量进一步升高,而茶多酚含量和酚氨比降低,NO_(3)^(-)-N处理新梢中游离氨基酸总量增加速率和茶多酚含量、酚氨比下降速率更快。研究结果为解析其机制提供理论依据。

茶树种质资源数字化研究及展望

基因型和表型的数字化鉴定是实现茶树种质资源挖掘创新的新途径,是实现茶树由“传统育种”向“精准育种”转变的有力工具。文章综述了茶树种质资源基因型数字化、表型数字化和数字化管理与利用方面的研究进展,并对组学技术在茶树种质资源数字化精准鉴定中的利用,多组学联合分析实现茶树种质资源创新利用等方面的未来发展进行了展望。

动态顶空萃取结合气相色谱-嗅觉测量-质谱联用技术解析不同品种烘青绿茶的挥发性成分

通过优化茶叶用量、捕集温度、孵化温度、吹扫总流量、吹扫速率以及干燥速率等动态顶空(dynamic headspace,DHS)提取参数,建立了基于DHS萃取联合热脱附/气相色谱-质谱的烘青绿茶挥发性成分的最优提取及分析方法,并结合气相色谱-嗅觉测量-质谱(gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry,GC-O-MS)联用技术系统解析不同品种烘青绿茶的关键嗅感物质。结果表明,当茶叶用量为200 mg、捕集温度为70℃、孵化温度为70℃、吹扫总流量为350 mL、吹扫速率为10 mL/min、干燥速率为10 mL/min时,萃取效果最佳。继而对3个代表性品种制备的烘青绿茶中的挥发性成分进行提取分析,共鉴定出74种挥发性成分;多元统计分析结果表明,不同品种烘青绿茶的香气化学物质基础差别迥异,共18种化合物被鉴定为关键差异性挥发性成分,其中异亚丙基丙酮及芳樟醇在龙井43烘青绿茶中含量最高,6-甲基-5-庚烯-2-酮、辛醛、环己酮、苯乙酮、古巴烯、表荜澄茄油烯醇等在福鼎大白茶中含量最高。进一步的GC-O-MS分析共识别出烘青绿茶中的28种嗅感物质,它们主要呈现青香、清新、花果香、草本香、木香、甜香等气味属性,其中花果香属性的香气强度总和最高,青香、清新属性次之。综合分析结果表明,芳樟醇、菖蒲烯、δ-杜松烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮和辛醛是3个不同品种烘青绿茶间的关键差异性嗅感物质,芳樟醇在龙井43烘青绿茶中贡献显著,而后四者对福鼎大白茶烘青绿茶的香气品质形成贡献显著。

茶园化肥减施的认识误区及实施建议

茶园化肥减施是不是茶园不让施化肥了,是不是不施肥的茶叶品质更好?茶园化肥减施,茶叶还能长好吗?针对化肥减施行动实施以来,部分茶叶生产者的认识误区,讨论了茶园施肥的必要性、化肥减施的紧迫性,以及合理的化肥减施措施及成效。茶园施肥不足会影响茶树的正常生长,茶叶减产降质明显;施肥过量则会使土壤质量恶化,同样对茶树生长不利。只有通过合理施肥,并配套增效技术,才能促进茶树正常生长。茶园化肥减施要根据不同生产茶园具体情况进行,基本原则为总氮控制、磷钾基准养分合理配比,有机肥替代(以纯N计)比例25%~40%。

基于代谢组学的‘铁观音’和‘水仙’品种茶叶化学成分解析

为探究茶树品种及加工工艺对茶叶化学成分的影响,本实验采用基于超高效液相色谱-飞行时间质谱的非靶向代谢组学方法对同一产地的‘铁观音’和‘水仙’茶树品种鲜叶制成的绿茶、清香乌龙茶、浓香乌龙茶和红茶展开化学成分解析。结果表明,不同品种茶树制成的茶叶化学成分具有较大差异。其中,‘铁观音’品种制成的4类茶叶中大部分脂类、生物碱类及甲基化儿茶素类化合物含量较高,‘水仙’品种制成的4类茶叶中茶氨酸、大部分儿茶素类、黄酮(醇)糖苷类、酚酸类、N-乙基-2-吡咯烷酮取代的儿茶素类化合物含量较高。加工工艺对茶叶化学成分也具有显著影响,共筛选了127种差异化合物,其中大部分儿茶素类、原花青素类、生物碱类及部分氨基酸类化合物在绿茶中的含量显著高于其他茶类;部分氨基酸类与部分黄酮(醇)糖苷类(如槲皮素-3-半乳糖苷、山柰酚-3-葡萄糖酰芸香糖苷等)化合物在清香乌龙茶中含量相对较高;浓香乌龙茶中N-乙基-2-吡咯烷酮取代的儿茶素类、部分黄酮(醇)糖苷(如槲皮素-3-葡萄糖苷、山柰酚-3-(6”-乙酰基半乳糖苷)等)及脂类化合物含量较高;而红茶中则含有更丰富的茶黄素类化合物及少部分的黄酮(醇)糖苷类化合物。本研究较为系统地阐明了‘铁观音’和‘水仙’品种茶叶的化学成分差异及不同加工工艺对茶叶化学成分的影响。

毛健绿茶化学成分及促消化功能分析

采用保健食品功效学研究中的小鼠小肠运动评价,大鼠体质量、体质量增量、摄食量、食物利用率评价、大鼠胃蛋白酶活性及胃蛋白酶排出量测定等实验评估毛健绿茶水提物的促消化效果,并进一步结合基于超高效液相色谱-四极杆-静电轨道阱质谱的代谢组学方法对其化学成分进行系统解析。动物实验结果表明,与模型对照组相比,高剂量毛健绿茶水提物组(0.83g/(kg·d))小鼠小肠墨汁推进率显著升高(P<0.05),与阴性对照组(去离子水组)相比,中剂量毛健绿茶水提物组(0.21g/(kg·d))大鼠胃蛋白酶排出量显著升高(P<0.05),结合两者结果表明毛健绿茶具有一定的促消化功能;代谢组学分析在毛健绿茶水提物中共鉴定出98个化合物,其中黄酮(芹菜素和木犀草素,0.14~0.77mg/g)、黄烷酮(柚皮素和圣草酚,0.49~1.49mg/g)、黄酮-7-O-葡萄糖苷(0.57~9.07mg/g)和黄烷酮-7-O-葡萄糖苷(4.49~38.98mg/g)为主要成分。本研究较为系统地评价了毛健绿茶水提物的促消化功能,并解析其主要化学成分,为日后毛健绿茶及其新产品的推广和开发利用提供了相应的理论依据。

长期不同有机肥替代比例对茶园土壤养分动态的影响

[目的]有机肥部分替代化肥是茶园实现“化肥零增长”的一个重要途径。研究不同有机肥替代比例对土壤养分变化及茶叶产量的影响,为茶园合理高效施用有机肥提供参考。[方法]长期定位试验于2007年在福建省宁德市进行,供试茶树于2006年栽种。试验处理包括不施氮肥对照(CK)、氮磷钾化肥(NPK)处理,以及氮投入总量不变条件下以猪粪替代25%(OM25)、50%(OM50)、75%(OM75)、100%(OM100)化肥氮的有机肥替代处理。氮肥每年分3次追施,磷、钾肥和有机肥一次性基施。于2018-2019年间定期采集表层(0-20 cm)土壤样品,测定土壤养分含量、茶叶产量,同时检测降雨量和地表温度。[结果]施肥显著提高土壤养分含量,但同一养分含量年际间的变异幅度随着有机氮替代比例的上升而增加,除铵态氮含量外,NPK与OM25处理的养分含量及年际间变异系数无显著差异,二者均低于其他有机肥替代比例处理。OM25处理土壤铵态氮平均含量与其他处理相比提升了1.42~3.35倍,显著高于其他处理(P<0.05);硝态氮平均含量的变异系数在有机肥替代处理下超过150%,其含量随有机肥替代比例的升高逐渐提高,但没有表现出显著差异(P>0.05)。CK和NPK处理的土壤钙、镁、锰、铜和锌元素的平均含量显著低于较高的有机肥替代比例处理,OM100处理下土壤有效钙、镁、锰、铜和锌元素的平均含量较最低的CK分别提高了4.12、13.83、2.77、12.32和36.32倍。随着有机肥替代比例的增加,表层土壤pH和速效钾含量随之上升,而铵态氮含量和茶叶的鲜叶产量则呈下降趋势。除铵态氮外,土壤养分含量与取样前7天的降雨量之间存在显著的负相关关系,土壤铵态氮和硝态氮含量与任意阶段的地表温度之间存在显著的负相关关系。[结论]全有机肥模式不利于茶叶增产和土壤养分的供应,且土壤pH的升高对茶树生长有明显的限制作用,降雨过多和地表温度过高也会加剧养分流失风险。低有机质替代比例可以保证氮素的充足和稳定供应,且不会引起pH明显变化,因此是较为适宜的茶园有机肥替代比例。

茶树己糖激酶基因CsHXK2的启动子克隆及表达特性分析

植物己糖激酶是双功能蛋白,具有磷酸化己糖和介导糖信号的关键性作用。前期研究中,我们从茶树中克隆获得4个己糖激酶基因,其中CsHXK2基因编码492个氨基酸残基,与拟南芥AtHXK3、番茄LeHXK4归为Type A类HXKs。利用RT-PCR技术,克隆获得长度为2029 bp的CsHXK2基因启动子。CsHXK2基因可能受到光照、低温、病原菌、糖和多种激素等信号的调控,且可能特异性表达于叶、花、种子、根系、腋芽等组织。CsHXK2蛋白定位于叶绿体内。酵母突变体功能互补试验表明,去除叶绿体转运信号肽的CsHXK2成熟蛋白具有葡萄糖和果糖磷酸化活性。茶树组织特异性表达分析显示,CsHXK2基因在根和茎中表达量最高,而在老叶中表达量最低。CsHXK2基因的表达受低温胁迫而显著下调,经炭疽菌侵染的茶树叶片内CsHXK2基因的表达也受到显著抑制,而外源赤霉素(GA3)处理的茶树叶片内CsHXK2基因表达显著上调。本研究结果表明,CsHXK2基因在茶树的生长发育过程和逆境胁迫响应中发挥重要的调控作用。

茶树诱导抗虫性的研究进展

为了抵御植食性昆虫的为害,植物在进化过程中形成了包括组成抗性和诱导抗性在内的复杂防御体系。在通过受体识别茶树害虫为害后,茶树会启动早期信号事件,继而激活茉莉酸、水杨酸、乙烯和赤霉素等植物激素信号通路,从而引起次生代谢物的积累,最终对害虫产生直接和间接抗性。基于近年来茶树害虫为害诱导的茶树防御反应及其相关调控机理的研究进展,本文归纳了主要茶树害虫为害诱导茶树释放的挥发物种类、生态功能及其在害虫绿色防控中的应用,概述了参与调控茶树诱导抗虫性的重要防御信号网络,重点阐述了茶树茉莉酸信号转导通路的研究进展,并指出了未来的研究方向。已明确,茶尺蠖Ectropis obliqua、小贯松村叶蝉Matsumurasca onukii和茶丽纹象甲Myllocerinus aurolineatus为害可诱导茶树释放17种相同的挥发物,但3种害虫分别能特异地诱导茶树释放8种、3种和2种挥发物。在上述挥发物中,已发现5种、1种和6种挥发物分别对以上3种害虫具有引诱活性,2种和1种挥发物分别对前两种害虫具有驱避效果,进而筛选出这3种害虫的引诱剂和小贯松村叶蝉的驱避剂。研究已表明JA通路和SA通路参与了茶树对多种害虫的防御应答,其中JA通路发挥核心作用,同时植物生长素、脱落酸和赤霉素等多种植物激素也参与了茶树诱导防御反应。迄今为止,很多茉莉酸生物合成和调控相关基因得到了克隆和鉴定,在明确其在茶树抗虫防御反应中发挥重要作用的基础上,我们揭示了茉莉酸通路正调控茶树对害虫的直接与间接抗性。今后除进一步深入解析茶树害虫诱导的茶树防御反应分子机理之外,还可从茶树诱导抗虫性的利用等方面展开深入研究。本文将为深入研究茶树诱导抗虫性的分子机理和进一步利用茶树诱导抗虫性开发害虫绿色防控技术提供参考。

中国茶树遗传育种40年

本文总结了改革开放40年来我国茶树遗传育种领域取得的研究进展,分析了存在的问题,提出了未来该领域的发展方向,为茶树遗传育种研究工作提供参考。

“有机肥+茶树专用肥”高效施用技术模式

针对浙江省茶园有机肥用量不足、化肥用量较大的茶园,提出了“有机肥+茶树专用肥”高效施肥技术模式。2017—2019年进行试验示范结果表明,与浙江省平均施肥水平(或当地习惯施肥)相比,化肥减量幅度23%~75%,平均增产5.5%,新梢养分利用率提高3.3个百分点,绿茶品质有所提升,每公顷节本增效14325元。“有机肥+茶树专用肥”高效施肥技术模式在浙江茶园有明显的增产提质、增效增收效果。

茶树根系XTHs和伸展蛋白对不同浓度铝的响应

为探索铝对茶树根系生长的影响,以一年生安吉白茶扦插苗为研究材料,比较不同铝浓度处理28 d后茶树根系生长的表型差异、生长参数,以及细胞壁相关蛋白XTHs[木葡聚糖内转糖苷酶(XET)/水解酶(XEH)]和伸展蛋白(Expansins)的响应。结果表明,与无铝对照相比,加铝处理的茶树根系在表型、生长参数上均表现出了促进生长的现象,尤其是0.4、1.0 mmol·L^(-1)的铝处理下与对照差异显著(P<0.05),根系总长分别增加了206%和209%、根尖数分别增加了175%和166%、根系表面积分别增加了227%和286%、根系体积分别增加了246%和385%。相应地,茶树根系中Cs EXPB14、Cs EXLA8基因表达量在0.4 mmol·L^(-1)铝处理下显著(P<0.05)高于对照与4.0 mmol·L^(-1)铝处理组。Expansins活性也在0.4 mmol·L^(-1)铝浓度下最高,较不加铝处理提高了84.3%。Cs XTH14基因表达量在0.4、1.0 mmol·L^(-1)铝浓度下较对照显著(P<0.05)上调,XET酶活性亦表现出随铝浓度升高而增加的趋势,直至4.0 mmol·L^(-1)的铝浓度下才受到显著抑制。XTHs和Expansins基因表达、XET和Expansins活性与根系生长呈正相关关系,表明一定浓度的铝(≤1mmol·L^(-1))处理,可以通过诱导XTHs和Expansins基因表达上调,提高XET和Expansins活性,促进茶树根系的生长。

“鼠茅草+有机肥+茶树专用肥”高效施用技术模式

茶园种植绿肥能增加土壤有机质含量,改良土壤理化性质。研究表明,鼠茅草是一种理想的绿肥,在浙江茶园化肥减施增效技术模式中起到明显的促进作用。与"有机肥+茶树专用肥"高效施肥技术模式相比,此模式平均增产2.3%,新梢养分利用率提高5.5个百分点,绿茶品质明显提升,具有明显的经济、社会、生态效益。

“茶树专用肥+土壤酸化改良剂”高效施肥技术模式

针对浙江省茶园N、P2O5、K2O养分投入比例不合理,土壤酸化严重等问题,提出了“茶树专用肥+土壤酸化改良剂”高效施肥技术模式。在浙江省绍兴县进行试验示范结果表明,与浙江省施肥水平相比,化肥减量75%,平均增产7.8%,新梢养分利用率提高7.8个百分点,绿茶品质有所提升,每公顷节本增效18855元。可见,“茶树专用肥+土壤酸化改良剂”高效施肥技术模式在浙江茶园有明显的增产提质、增效增收效果。

茶树遗传育种研究“十三五”进展及“十四五”发展方向

简要总结了茶树遗传育种领域"十三五"期间取得的主要进展,分析了存在的问题,提出了该领域"十四五"期间的发展方向,为茶树遗传育种学科研究提供参考。

特异茶树品种(白化品系、黄化品系)高效施肥模式

针对浙江省特异茶树品种(白化品系、黄化品系)茶园氮肥用量偏低,磷肥用量高,钾肥用量偏高,投入养分比例不合理现象,提出了"有机肥+茶树专用肥""有机肥+水肥一体化"高效施肥技术模式。在浙江安吉、天台、嵊州等县市的试验示范结果表明,与当地传统施肥习惯相比,在化肥减施25%的情况下,"有机肥+茶树专用肥"高效施肥技术模式平均增产6.3%,茶叶品质有改善,每公顷节本增收15 345元,"有机肥+水肥一体化"高效施肥技术模式平均增产14.2%,茶叶品质基本持平,每公顷节本增收23 505元。

早生优质茶树新品种——中茶601

中茶601是从龙井43茶园中发现的变异单株中经单株选拔—扦插扩繁—品比试验—区域试验系统选育而成的适制绿茶新品种。品比和区域试验结果表明,中茶601属早生种,产量较高;制烘青绿茶,外形细紧、绿润鲜活,汤色绿亮,香气清鲜带花香,滋味醇和甘鲜,叶底细嫩匀齐;春季第一轮一芽二叶3年平均含茶多酚16.9%、氨基酸4.1%、咖啡碱3.0%、儿茶素10.8%、水浸出物45.4%;抗寒性较强,耐旱性中等;适宜在浙江、湖北和安徽及气候相似地区种植。中茶601于2020年通过农业农村部非主要农作物新品种登记,登记编号:GPD茶树(2020)330024。

“叶面肥+有机肥+茶树专用肥”高效施用技术模式

叶面施肥是植物吸收营养成分的一种补充,具有吸收快、利用效率高的特点,可以弥补由于茶园化肥减施后养分吸收的不足。"叶面肥+有机肥+茶树专用肥"高效施肥技术模式,在浙江省进行试验示范结果表明,与"有机肥+茶树专用肥"高效施肥技术模式相比,平均增产2.3%,新梢养分利用率提高5.5个百分点,绿茶品质明显提升。

红绿兼制型早生优质茶树新品种——中茶603

中茶603是从四川中小叶种群体后代中经单株选拔—扦插扩繁—品比试验系统选育而成的红绿兼制型茶树新品种。试验结果表明,中茶603属早生种,产量较高;适制绿茶、红茶,春季制烘青绿茶,外形肥嫩披毫嫩绿鲜润,汤色嫩绿明亮,香气清高鲜爽有花香,滋味醇和甘鲜,叶底嫩、匀齐、多芽、嫩绿明亮。夏秋季制工夫红茶,外形较紧结、显金毫、乌褐,汤色较红、较明亮,香气鲜甜、花香显,滋味较醇厚、较甘、较鲜爽。春季第一轮一芽二叶2年平均含茶多酚17.3%,氨基酸4.6%,咖啡碱3.5%,儿茶素10.6%,水浸出物48.5%。抗寒性较强,抗旱性强,高抗炭疽病,高感小绿叶蝉。适宜在浙江及气候相似地区种植。中茶603于2020年通过农业农村部非主要农作物新品种登记,登记编号:GPD茶树(2020)330026。

早生优质茶树新品种--中茶602

中茶602是从云台山群体种后代中经单株选拔—扦插扩繁—品比试验—区域试验系统选育而成的适制绿茶新品种。品比和区域试验结果表明,中茶602属早生种,产量较高;制烘青绿茶外形细紧、披毫、嫩绿鲜润,汤色浅嫩绿、较清澈明亮,香气嫩(栗)香持久,滋味甘鲜嫩爽,叶底多芽、匀齐、嫩绿明亮。春季第一轮一芽二叶2年平均含茶多酚18.0%、氨基酸4.2%、咖啡碱3.5%、儿茶素12.4%、水浸出物48.2%。抗寒、抗旱性较强。适宜在重庆、贵州、四川、湖南及气候相似地区种植。中茶602于2020年通过农业农村部非主要农作物新品种登记,登记编号:GPD茶树(2020)330025。