安吉白茶的研究

　　通過研究安吉白茶的基本特性和返白突變的生理生化可以揭示其突變產(chǎn)生的機理。安吉白茶的特異性主要表現(xiàn)在春季發(fā)芽時新梢嫩葉葉色的可逆性白化現(xiàn)象，在白化過程中新梢的葉綠素含量急劇下降和氨基酸含量顯著上升。研究表明，安吉白茶是一個溫度敏感的自然突變體，其白化表達的溫度閾值在20～22℃之間，但該溫度僅在芽萌發(fā)初期發(fā)揮作用；其正常復綠的啟動溫度在16～18℃之間。葉片白化期的主要生理生化變化是葉綠體膜結(jié)構(gòu)發(fā)育發(fā)生障礙，葉綠體退化解體，葉綠素合成受阻，質(zhì)體膜上各種色素蛋白復合體缺失，導致了葉色的變化；RuBP羧化酶的大、小亞基含量及酶活性下降，同時伴隨蛋白水解酶活性的升高，終因葉綠體不能繼續(xù)發(fā)育，多余的可溶性蛋白水解，導致游離氨基酸含量顯著上升。文中對其返白機理進行了討論，認為該溫度敏感型突變體的突變很可能是由核基因或核質(zhì)互作控制的。
　　中國古代茶名稱很多,最初稱“荼”,還有其他別名，直到唐代才稱茶.宋代人好斗茶,以“茶色貴白”（宋蔡襄《茶錄》）。宋沈括《夢溪筆談》，“今茶之美者……，則新芽一發(fā)便長寸余，惟芽長者為上品。”南宋王觀國《學林》，“茶之佳品色白，若碧綠色者乃常品也。”宋代莊秀?！峨u肋編》，“茶樹高丈余者極難得，其大樹二月初，因雷迸出白芽，肥大長半寸許，”迸雷時值驚蟄，指明白茶為早芽種。宋徽宗趙佶《大觀茶論》對白茶有更詳細的描述，認為“白茶自為一種，與常茶不同，其條敷闡，其葉瑩薄，崖林之間，偶然出生。非人力所可致。有者不過四、五家，生者不過一、二株……，于是白茶遂為第一。”并指出“湯火一失，則已變而為常品，”如加工得法，則“表里昭澈，如玉之在璞，他無與倫比。”宋之安《東溪試茶錄》將茶樹分成七個群體，一曰白葉茶……地不以山川遠近，發(fā)不以社之先后，芽葉色白如紙，民間以為茶瑞……。這種真正意義上的白茶與目前茶學界對茶葉分類中的那種不炒不揉，通過晾干方法制成的“白茶”不同。白葉茶為何會失植近千年有待進一步考證。
　　1980年8月，在安吉縣天荒坪鎮(zhèn)大溪村海拔800米的桂家廠發(fā)現(xiàn)了一叢樹齡逾百年的珍稀茶樹：春茶幼嫩芽葉為白色，主脈呈綠色。這一稀有資源的發(fā)現(xiàn)，引起了當?shù)夭枞~工作者的重視，在中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所專家的指導下，經(jīng)市、縣和本廠茶葉科技人員共同研究開發(fā)，該茶樹品種無性繁育獲得成功，填補了茶葉界一大空缺。此后中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所在國家自然科學基金和浙江省自然科學基金的資助下，縣林科所等單位的協(xié)助下，對這一特異茶樹資源進行了綜合評價和形成機理研究。
　　植物中的葉色突變體種類很多，這種在一定條件下葉色變白而又能自我恢復的材料，一般稱之為階段性返白突變。小麥、矮牽牛、樟腦草等高等植物都曾發(fā)現(xiàn)過類似的突變［1］。但不同植物上形成階段性返白突變的機制卻不盡相同，如小麥矮變一號中產(chǎn)生的返白突變系屬于細胞質(zhì)控制的溫度敏感突變型［2］，而大麥、水稻和矮牽牛中的具有階段性變白特征的突變體卻是由于核基因突變產(chǎn)生的。
　　本文將從安吉白茶的基本特性和返白突變的生理生化來揭示其突變產(chǎn)生的機理，為深入了解這一特異資源和進一步利用開發(fā)提供理論依據(jù)。
　　返白的兩大表型變化
　　葉綠素含量下降
　　安吉白茶特異性的最顯著表現(xiàn)是春季發(fā)芽時嫩葉的階段性白化現(xiàn)象。其表現(xiàn)形式為：每年春季新萌發(fā)的芽頭呈微綠色，而當葉片展開后就很快白化成乳白色。這種白化現(xiàn)象在一芽二葉期前后最為明顯，隨后葉片的色澤又逐步復綠，顏色也逐漸加深；遲長出的葉片比早長出的葉片優(yōu)先轉(zhuǎn)綠；而進入復綠階段后長出的葉片，則不再經(jīng)過白化階段，直接為綠色。這種白化的直接原因是葉片中葉綠素含量的起伏變化，而其葉綠素組成沒有明顯的差異。
　　氨基酸含量增加
　　安吉白茶第二大特點是白化期葉片中的氨基酸含量較高。與色素含量的變化相反，在整個返白過程中，游離氨基酸總量隨白化程度的加深而快速升高，而在復綠過程中又隨之逐漸降低(表2)。返白期氨基酸總量高峰值可達5%以上，比一般茶樹品種的氨基酸含量高出許多。其它生化成分中，茶多酚含量的變化趨勢與氨基酸相反，兒茶素組成、總氮水平、咖啡堿和水浸出物含量在不同時期基本無差異。正是由于白化期的高氨基酸含量，使得由該鮮葉原料制成的玉鳳茶滋味尤為鮮爽，風味獨特。
　　返白表達的條件
　　安吉白茶無性繁育成功后，已經(jīng)從海撥800 m處大面積引種至浙江省平原和丘陵地區(qū)，從表現(xiàn)來看，除受各地氣候影響其物候期有所變化及年度間受氣溫變化影響其白化程度和復綠速度有所不同外，其返白的性狀表現(xiàn)基本一致，因而可以認為是一個穩(wěn)定的突變體。
　　但安吉白茶返白突變的表達與否是有一定條件的。多年的田間觀察表明，安吉白茶的返白表現(xiàn)主要受當年春季生長期溫度的影響，如上所述，其返白現(xiàn)象只是在春季茶芽萌發(fā)期表現(xiàn)，且隨著采摘輪次的增加，其表現(xiàn)減弱，表明其表現(xiàn)特征主要是受萌發(fā)期溫度的影響。恒溫處理實驗也證明，其返白現(xiàn)象與環(huán)境溫度密切相關(guān)。如在19℃恒溫條件下，能夠觀察到典型的返白與復綠過程，新生葉片約經(jīng)過2周的白化期后開始出現(xiàn)復綠跡象，30 d后明顯復綠，40 d后葉色已完全回復到正常狀態(tài)；而當芽萌發(fā)時的環(huán)境溫度達到23℃時，就觀察不到這種先白化再復綠的現(xiàn)象；返白突變表達的溫度閾值應在20～22℃之間。但這種溫度效應也僅表現(xiàn)在芽萌發(fā)初期，已經(jīng)展開的葉片便不再表達。即使將23℃恒溫處理下不表現(xiàn)返白現(xiàn)象的茶苗移至15℃環(huán)境中，其已展開的綠色葉片不會再有白化表現(xiàn)。
　　已白化的葉片其復綠速度，同樣與溫度條件有關(guān)。在15℃恒溫處理下，白化葉片的復綠速度就十分緩慢，生長至40 d后才出現(xiàn)一絲復綠跡象。如果將15℃環(huán)境下的白化茶苗移至23℃，4～7 d后葉片就能明顯轉(zhuǎn)綠。自然條件下的觀察結(jié)果與之相符，如果芽萌發(fā)后的氣溫較長時間處在15℃以下，新生葉片葉綠素含量就會較大幅度地繼續(xù)下降；反之，如果一芽一葉后日均溫度很快穩(wěn)定通過了15℃，葉綠素含量基本上不會繼續(xù)下降。各年度的觀察表明，葉片最白期時的日均氣溫如果穩(wěn)定在15℃以上達10 d時，之后葉片便逐漸開始復綠，而明顯復綠開始時的日均氣溫則均在19℃以上。因此，可以認為，正常復綠的溫度條件是15℃以上，復綠的啟動溫度在大約16～18℃左右。
　　以上觀察結(jié)果表明，安吉白茶是一個典型的溫度敏感型突變體。另外，觀察還表明，光照強度對安吉白茶返白表現(xiàn)也有影響。在日照強烈時，白化程度就會加深，而在遮蔭條件下復綠的速度較快；但在同樣的光照條件下，不同溫度下返白突變?nèi)杂斜磉_與否的差別，因此，光照強度不是返白表現(xiàn)的必要條件。
　　返白階段蛋白酶活性升高
　　對安吉白茶返白與復綠各階段的蛋白水解酶活性、可溶性蛋白含量和游離氨基酸總量的分析結(jié)果表明，在白化階段，蛋白水解酶活性較高，可溶性蛋白含量較低，兩者有較好的負相關(guān)性；游離氨基酸總量明顯增加，其峰值與蛋白水解酶活性最大值幾乎同時出現(xiàn)。復綠后蛋白水解酶活性則逐步降低；可溶性蛋白含量逐步升高，游離氨基酸含量下降。游離氨基酸庫容的變化與可溶性蛋白含量變化呈較好的負相關(guān)性。
　　通常，在植物葉片中，RuBPCase 幾乎占葉片可溶性蛋白的50%左右，其大小亞基蛋白是植物蛋白酶水解的最佳底物。因此，造成RuBPCase 大、小亞基含量在白化期下降的原因，很可能就是由于葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞，使RuBPCase失去了發(fā)揮其功能的結(jié)構(gòu)依托，因而誘發(fā)了蛋白酶活性的升高，導致了RuBPCase酶蛋白的大量水解。但無論如何，白化期蛋白酶活性的顯著上升是其同期氨基酸總量增加的直接原因是可以肯定的。
　　結(jié)論
　　a)安吉白茶為一溫度敏感型自然突變體。白化表現(xiàn)的溫度閾值約在20～22℃之間，但低溫僅在芽萌發(fā)初期發(fā)揮作用，而正常復綠的啟動溫度約在16～18℃之間。
　　b)白化的直接原因主要為葉綠體膜結(jié)構(gòu)發(fā)育遭遇障礙，色素蛋白復合體消失，葉綠素合成受到阻滯，葉綠體退化解體，但葉片色素組成未發(fā)現(xiàn)明顯變化。
　　c)伴隨葉綠體結(jié)構(gòu)的異常變化，蛋白水解酶活性升高，導致可溶性蛋白含量降低，游離氨基酸含量升高，是安吉白茶特有品質(zhì)性狀的主要成因。
　　d)安吉白茶的所有這些性狀變化均可逆，在復綠過程中可自然恢復。
　　e)由于葉綠素前體含量的變化趨勢都與葉綠素一致，因此該突變體不是由于葉綠素合成途徑中某一前體的合成受阻而致。結(jié)合其有性后代的表現(xiàn)，安吉白茶應該是一個核基因控制或核質(zhì)互作控制的突變體。