“一粒種子可以改變世界”，品種作為農業(yè)生產的重要物質基礎，對產業(yè)的支撐作用巨大。在“十三五”期間，我國茶樹遺傳育種領域的發(fā)展取得了較為喜人的進展。同時，也應看到，在發(fā)展的過程中，無論在學科發(fā)展還是品種支撐產業(yè)發(fā)展上，還存在著一些“卡脖子”的問題。本文回顧了我國“十三五”期間茶樹遺傳育種領域的進展，總結了存在的一些問題，提出了“十四五”的發(fā)展方向，為茶樹遺傳育種工作提供參考。
一、茶樹遺傳育種研究“十三五”進展
1. 茶樹遺傳學研究進展(1)率先完成了茶樹基因組的測序2017年，中國科學院昆明植物所率先完成了阿薩姆變種——云抗10號的全基因組測序，開啟了茶樹功能基因組學研究的新時代。2018年安徽農業(yè)大學完成了茶變種——舒茶早的全基因組測序及基因組草圖的繪制。2020年，結合二代、三代測序技術等，安徽農業(yè)大學、華南農業(yè)大學、華中農業(yè)大學、中國農業(yè)科學院茶葉研究所等單位分別完成了4個品種(材料)(舒茶早、碧云、野生種DASZ及龍井43)染色體級別的參考基因組的組裝，為深入開展茶樹遺傳學、功能基因組學研究奠定了雄厚的基礎。
茶樹基因組和基因家族的進化(2)定位了多個與茶樹性狀關聯的QTL位點“十三五”期間，定位了多個與茶樹品質、抗性等性狀相關的數量性狀位點(QTL)。如定位了1個與抗炭疽病有關的主效QTL，表型變異貢獻率達到13.8%。在7個連鎖群上定位了與氨基酸總量、茶氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、天冬氨酸性狀相關的19個QTL，單個QTL的表型貢獻率為8.4%～20.2%。定位了3個控制生物堿含量及比例的主效QTL，其中1個控制咖啡堿含量的主效QTL可以平均表征20.1%的表型貢獻率。這些QTL位點的定位，為下一步開發(fā)與目標性狀關聯的分子標記奠定了基礎。
茶樹炭疽病QTLs
(3)茶樹重要性狀的調控機理解析及基因挖掘取得較大進展發(fā)現茶變種和阿薩姆變種在馴化過程中選擇方向存在差異，茶變種在馴化過程中與風味相關的萜烯類代謝基因和抗病相關基因受到選擇強于阿薩姆變種。構建了茶樹氮代謝調控網絡，鑒定出影響茶樹氮濃度響應的關鍵基因，如 CsAlaDC、CsF-NiR、CsAMTs、Cs?NRTs等。發(fā)現不同鉀效率品種在鉀缺乏狀態(tài)下，僅在耐低鉀品種中上調的差異基因涉及到乙烯相關、銨根和硝酸根運輸載體、過氧化氫酶相關和磷脂酰肌醇相關途徑等。發(fā)現活性氧(ROS)清除能力的差異是不同品種抗寒性差異的主要機制?？剐云贩N在越冬期具有較高的ROS清除能力和較低的ROS含量。發(fā)現茶樹糖轉運體基因CsSWEET17存在可變剪切CsSWEET17-In和CsSWEET17-Ex，在整個冷馴化過程中，冷敏感品種中CsSWEET17-Ex的表達水平均顯著高于抗寒品種。發(fā)現過敏性壞死和活性氧暴發(fā)是茶樹抵御炭疽菌侵染的重要手段，抗病基因NLR激活MAPK級聯反應并調控下游包括次級代謝物合成在內的多種抗性反應，抗、感品種間存在較大差異。茶樹葉色變異是一個可以利用的性狀。對多個白(黃)化及紫化的品種進行了多組學的分析，發(fā)現白(黃)化表型的形成多與葉綠體發(fā)育受阻和葉綠素合成受到抑制有關，其相關的基因表達較綠色葉片變化明顯下調，而紫化茶樹品種的表型則與花青素含量累計有關，在分子機制上，花青素合成途徑的功能基因及調控基因表達上調。
(A)“紫芽”的嫩梢;(B)“紫芽”后代群體的5個代表個體
另外，發(fā)現CsANS是影響兒茶素表型異構的關鍵基因。發(fā)現了控制兒茶素組分含量的關鍵基因F3'5'H，其表達量的高低控制兒茶素指數。全面解析了TCS1等位基因調控咖啡堿合成代謝的分子機制，3種類型的等位基因表達量的高低決定了不同材料咖啡堿含量的高低。2. 茶樹育種進展與成就(1)品種審批制度發(fā)生了根本性變革茶樹列入第一批非主要農作物登記目錄。2017年原農業(yè)部發(fā)布了包括茶樹在內的《非主要農作物品種登記指南》，對茶樹的登記作出規(guī)范。茶樹品種的審批有了兩種途徑，茶樹品種的“身份證”也由過去的國家和省兩級審批變成由農業(yè)農村部或國家林業(yè)和草原局統(tǒng)一審批。(2)品種登記及新品種保護申請取得了長足進展從2018年，第一批9個茶樹品種通過了非主要農作物品種登記，我國茶樹品種登記邁出了第一步。2019年和2020年分別有39個和42個品種通過登記?！笆濉逼陂g，共有90個品種通過登記。
另外，茶樹新品種權申報工作也越來越受到重視。“十三五”期間，從農業(yè)農村部和國家林業(yè)和草原局2個渠道，共有81個品種獲得了植物新品種權，其中有8個品種取得了品種登記證書。
“十三五”期間，我國共育成140個新品種，既包括適宜機采的茶樹新品種——中茶502，也包括特異的黃(白)化、紫化品種——中黃1號、中黃2號、中白1號、景白2號、紫嫣、東方紫嬋，還包括氮高效的中茗6號、中茗7號等。這些新品種的育成，既豐富了我國茶樹品種的結構，也為下一步我國茶產業(yè)轉型升級、滿足多元化需求，以及保障茶產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了堅實的品種保障。
廣元旺蒼引種“中黃1號”
3. 育種技術有所創(chuàng)新
中國農業(yè)科學院茶葉研究所利用神舟11號搭載茶樹種子返回后，獲得了航天茶苗。開發(fā)了1個可快速鑒定茶樹資源的TCS1基因型和篩選出低咖啡堿資源的功能標記，以及1個能鑒定和篩選高二羥基兒茶素茶樹資源的功能標記。
二、茶樹遺傳育種領域存在的問題
1. 對茶樹主要性狀遺傳規(guī)律，特別是經典遺傳規(guī)律的研究仍然存在較大困擾目前很少有研究人員涉及這個領域，導致茶樹遺傳育種的基礎非常不牢。在分子遺傳學上，雖然取得了較大的進展，但受困于茶樹是木本植物的原因，生長周期長，一些性狀受到環(huán)境的影響較大，對表型性狀數據采集的準確性常常受到制約，影響到分子遺傳機理的結果，也制約著對育種實踐的指導效果。2. 育種技術創(chuàng)新的進展緩慢育成品種的更新速度慢，一些性狀很難跟上產業(yè)發(fā)展的步伐。新的育種方法如分子標記輔助育種、定向設計育種、基因編輯等，尚未在茶樹上取得突破。因此，育種技術的創(chuàng)新成為制約茶樹育種的“卡脖子”問題。3. 突破性品種少的局面仍然沒有根本改觀目前茶樹新育成品種大部分還是僅僅對某些性狀的局部改良，綜合性狀很難超越目前生產上主栽的品種，導致不能被種植者所接受。一些產業(yè)急需的品種卻無法盡快推出，形成了育成品種多而推廣數量少的局面。
三、茶樹遺傳育種研究“十四五”重點發(fā)展方向
1. 應進一步加強茶樹育種基礎理論的研究
應選擇幾個重點性狀，開展其遺傳規(guī)律特別是經典遺傳規(guī)律研究，并輔以現代科學技術手段，發(fā)掘目標基因及其調控單元，從分子水平解析其遺傳調控規(guī)律，為最終實現茶樹的定向品種培育和分子育種奠定理論基礎。
2. 應進一步加快前沿育種技術創(chuàng)新
綜合運用現代育種手段，如定向誘變育種、倍性育種、分子標記輔助育種、基因編輯育種等新技術，突破茶樹育種的技術瓶頸，為突破性品種的育成提供技術支撐。
3. 應以產業(yè)需求為導向選育品種
一是以滿足人民健康需求為導向的健康成分富集品種選育;二是以滿足“機器換人”為目標的適合機采品種選育;三是以滿足綠色生產為導向的高肥效、抗病蟲品種選育;四是以滿足供給側結構性改革為重點的多類型茶樹品種選育;五是以應對氣候災害為目標的抗逆新品種選育。
來源：中國茶葉
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