創(chuàng)新驅(qū)動中國茶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展——從茶學(xué)基礎(chǔ)研究到支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展（二）

二、科技創(chuàng)新是茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力源

科技創(chuàng)新是中國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展永遠(yuǎn)的核心動力，沒有科技創(chuàng)新作為支撐，茶葉品牌營銷、三產(chǎn)融合都是無源之水、無本之木。只有通過高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種資源創(chuàng)新、高效低耗的栽培技術(shù)創(chuàng)新、綠色安全的病蟲防控、先進(jìn)加工技術(shù)與裝備創(chuàng)新及跨界增值的深加工利用，才能實現(xiàn)我國茶產(chǎn)業(yè)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全、低耗、增值。茶產(chǎn)業(yè)的魅力在于三產(chǎn)高度融合，這也是今天茶葉成為農(nóng)業(yè)作物中惟一一個以一個作物形成一個專業(yè)的原因。未來茶業(yè)三產(chǎn)融合、茶康文旅融合極有可能發(fā)展成為中國高效農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代休閑農(nóng)業(yè)的典范。

近年來，包括中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所、浙江大學(xué)、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)等在內(nèi)的各大科研院校和高等學(xué)校的專家團(tuán)隊，為我國茶業(yè)的發(fā)展提供了大量的基礎(chǔ)理論研究成果和核心技術(shù)創(chuàng)新成果。中國目前擁有世界上規(guī)模最大的茶葉科技創(chuàng)新團(tuán)隊、最顯著的創(chuàng)新成果，對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展所起的推進(jìn)作用也是最明顯的。

1、茶樹資源利用與品種選育

（1）建立了全球最豐富的茶樹種質(zhì)資源庫

目前，中國已經(jīng)建立了全球最豐富的茶樹種質(zhì)資源庫，國家茶樹資源圃共收集了3550份資源（表4），不管是數(shù)量、質(zhì)量還是內(nèi)涵，已經(jīng)超過印度、日本和韓國，是全球保存規(guī)模最大、多樣性最豐富的茶樹基因庫。同時，基于表型和遺傳多樣性分析，構(gòu)建了核心種質(zhì)庫。作為世界茶樹的原產(chǎn)地，中國在茶樹種質(zhì)資源方面，目前已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位，未來的重點(diǎn)在于如何利用這些資源選育特異品種，應(yīng)用于生產(chǎn)。

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（2）利用特異種質(zhì)資源選育了一批優(yōu)良茶樹新品種

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國茶葉科技工作者利用特異種質(zhì)資源選育了一大批優(yōu)良的茶樹新品種，地方群體品種資源被廣泛應(yīng)用于茶樹新品種選育，通過系統(tǒng)選育、人工雜交、輻射誘變等手段，共育成無性系新品種 272 個，目前系統(tǒng)選育品種216個，占80%左右。目前選育的白葉1號、黃金芽、黃金茶、紫娟、可可茶、中茶302、金觀音、香妃翠、丹霞 2 號、春閨等，都是可圈可點(diǎn)的資源創(chuàng)新成果，這些品種將會成為我國茶業(yè)下一輪品質(zhì)競爭的核心，將有力推動茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（3）我國茶樹品種選育成果領(lǐng)先世界

目前，我國茶樹品種數(shù)量和多樣性居世界首位，有國家級認(rèn)（審、鑒）定品種 134 個，其中育成品種 104 個；省級認(rèn)（審、鑒）定品種超過200 個；獲得植物新品種權(quán) 98 個，取得登記新品種90個。品種的豐富性和多樣性促進(jìn)了我國茶葉產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和茶園單位面積效益的提升，滿足了多茶類生產(chǎn)和多元化市場的需求。

（4）茶樹品種選育方法和手段創(chuàng)新

我國在茶樹品種選育的手段和方法上已經(jīng)有很多創(chuàng)新成果，比如利用輻射誘變技術(shù)選育出了中茶108，利用航天育種技術(shù)獲得了良性變異的茶樹單株，利用物理、化學(xué)或航天等手段人工誘導(dǎo)茶樹的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，是茶樹傳統(tǒng)育種技術(shù)的重要補(bǔ)充。在茶樹分子輔助育種方面也取得一系列進(jìn)展，采用分子輔助育種創(chuàng)制的低咖啡堿茶樹新種質(zhì)完成了早期鑒定，并取得了成功。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊成功地構(gòu)建了茶樹基因沉默（RNAi）技術(shù)體系，明確了安吉白茶葉片在白色和綠色之間轉(zhuǎn)化的分子機(jī)制及調(diào)控靶點(diǎn)，為未來的分子育種奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2、茶樹全基因組與代謝調(diào)控機(jī)制

我國在茶樹全基因組及代謝調(diào)控分子機(jī)制方面取得一系列輝煌的成就。茶樹基因組具有高雜合、高重復(fù)和基因組大等特點(diǎn)，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院昆明植物所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位一直致力于茶樹全基因組研究，并終于取得了重大突破。研究者們利用單分子測序（PacBio）和染色體構(gòu)象捕獲（Hi-C）等先進(jìn)技術(shù)手段，獲得了染色體級別的茶樹高質(zhì)量參考基因組序列。同時，研究還在不斷深入，全基因組序列從相對粗放到比較精細(xì)，這些基礎(chǔ)研究成果將會為下一輪中國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其是茶樹種質(zhì)資源創(chuàng)新奠定雄厚的理論基礎(chǔ)，并且將會為世界所共享。茶樹原產(chǎn)地一直是受世界各國爭議的一個話題，近年來，我國科技工作者在茶樹分子生物學(xué)領(lǐng)域尤其是全基因組序列的破譯，為栽培茶樹起源于我國西南地區(qū)云貴高原提供了重要的科學(xué)佐證。

圍繞茶葉品質(zhì)與功能成分的生物合成與代謝調(diào)控，我國科技工作者在兒茶素、茶氨酸、嘌呤生物堿等次生代謝產(chǎn)物和茶葉香氣物質(zhì)的代謝途徑與分子調(diào)控機(jī)制方面，取得了一系列具有顯示度的研究突破。這些研究成果一定會為未來茶樹優(yōu)異品種選育和茶葉加工技術(shù)創(chuàng)新，以及形成新的產(chǎn)品品質(zhì)風(fēng)格奠定理論基礎(chǔ)。

3、茶樹土壤與營養(yǎng)調(diào)控分子機(jī)理

由于忽視了有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，一段時間以來茶園過度施用化肥。氮肥的過量施用，不僅降低了茶園土壤微生物多樣性，顯著改變了茶園土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，降低了茶園土壤微生物群落的穩(wěn)定性，而且使茶園土壤嚴(yán)重酸化，大量土壤養(yǎng)分淋溶損失，造成茶園土壤肥力的持續(xù)下降，影響了茶葉的自然品質(zhì)。通過對土壤微生物的系統(tǒng)研究，解析了茶園土壤微生物種群特征下養(yǎng)分轉(zhuǎn)化相關(guān)的酶活特性；明晰了茶園土壤致酸原因，建立了土壤酸化改良新技術(shù)；同時明確了茶園真菌微生物群落對土壤肥力的響應(yīng)具有確定性。這些研究成果為應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)改良土壤、增加肥力，提升茶葉生產(chǎn)的根基奠定了基礎(chǔ)。今后，茶樹根際土壤微生物群落茶樹根際土壤微生物制劑將成為茶園土壤與肥力研究的熱點(diǎn)。

我國在茶樹營養(yǎng)平衡和分子調(diào)控方面也有一系列的技術(shù)性突破，如明確了大量元素（N、P、K）與茶樹品質(zhì)成分積累的關(guān)系；揭示了中微量元素（Ca、Mg、S、Zn等）對茶樹特征品質(zhì)成分的影響；揭示了茶樹氮素初級吸收、同化機(jī)制；明晰了控制茶樹氮吸收的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵基因；明確了春茶第一次開采前40 ~ 50 d為茶樹養(yǎng)分調(diào)控的最佳時期，此時追施氮肥有利于強(qiáng)化茶樹儲藏氮素，提高春茶的氮素利用率；發(fā)現(xiàn)春茶新梢吸收的氮肥量可以通過施氮肥至新梢采摘期間大于 8 ℃的土壤活動積溫來進(jìn)行預(yù)測；揭示了茶樹偏銨利用營養(yǎng)的分子機(jī)理等。這些研究成果都將為我國茶園的高質(zhì)量生產(chǎn)和管理提供支撐。

在茶樹營養(yǎng)生理方面，國家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系栽培研究室經(jīng)過多年研究實踐，構(gòu)建了一系列的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)模式，如不同茶類養(yǎng)分總量與配比技術(shù)、茶樹養(yǎng)分快速診斷技術(shù)、茶園有機(jī)肥替代化肥技術(shù)、茶樹養(yǎng)分供應(yīng)時空匹配技術(shù)、茶園水肥一體化技術(shù)、茶樹葉面營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)、茶園土壤改良與生物培肥技術(shù)等，同時形成了茶園化肥減施增效技術(shù)體系，通過精準(zhǔn)養(yǎng)分用量、調(diào)整有機(jī)肥和化肥結(jié)構(gòu)、改進(jìn)施肥方法等措施，改良土壤肥力。應(yīng)用該技術(shù)可使化肥減量37%，肥料農(nóng)學(xué)利用率提升 40%，同時生產(chǎn)的茶葉香氣、滋味品質(zhì)明顯提升。

4、茶樹逆境脅迫響應(yīng)的分子機(jī)制

茶樹逆境脅迫是一直以來最受業(yè)界關(guān)注的話題，尤其是高溫干旱脅迫和低溫脅迫，低溫脅迫中又尤其關(guān)注倒春寒。近年來，我國在茶樹逆境生理研究方面取得了一系列的重要進(jìn)展。在茶樹高溫逆境研究中，揭示了 CO2濃度升高對茶樹初級代謝和次生代謝的顯著影響；發(fā)現(xiàn)水楊酸參與調(diào)控茶樹類黃酮合成代謝，是調(diào)節(jié)高溫逆境響應(yīng)的關(guān)鍵成分。低溫脅迫是長期以來困擾江南茶區(qū)的重要問題。近年，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)在茶樹低溫脅迫機(jī)制方面取得重大進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，低溫誘導(dǎo)的橙花叔醇等揮發(fā)物可增強(qiáng)鄰近茶樹的抗寒能力，并且從響應(yīng)機(jī)制上找到了作用靶點(diǎn)；發(fā)現(xiàn)橙花叔醇糖苷化可改變茶樹自由基清除能力，誘導(dǎo)CBF表達(dá)，從而提高茶樹的抗寒能力。

5、茶園綠色防控與質(zhì)量安全

在茶園綠色防控與質(zhì)量安全方面，由陳宗懋院士領(lǐng)銜的創(chuàng)新團(tuán)隊經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)有了重大的理論和技術(shù)創(chuàng)新成果。創(chuàng)建了茶樹害蟲性信息素誘捕技術(shù)體系，探明了灰茶尺蠖性信息素誘殺技術(shù)主要參數(shù)，發(fā)明了性信息素高效精準(zhǔn)誘殺技術(shù)。利用該技術(shù)可顯著降低茶園灰茶尺蠖成蟲蟲口密度，進(jìn)而控制下一代幼蟲數(shù)量。先后鑒定了灰茶尺蠖、茶尺蠖、優(yōu)美苔蛾等茶園昆蟲性信息素成分，優(yōu)化了茶毛蟲、茶細(xì)蛾、茶蠶的性信息素配方，已經(jīng)研發(fā)出灰茶尺蠖、茶尺蠖、茶毛蟲、茶細(xì)蛾、茶蠶等茶樹害蟲系列化性誘劑，引誘效果是市場同類產(chǎn)品的4 ~ 264倍。性誘技術(shù)已經(jīng)在全國茶園全面推廣，效果非常好。同時，還研發(fā)了天敵友好型殺蟲燈、數(shù)字化誘蟲板。經(jīng)過多年的探索和研究，陳宗懋院士團(tuán)隊在茶葉農(nóng)藥殘留領(lǐng)域取得新突破，創(chuàng)立了農(nóng)藥最大殘留限量制定規(guī)范的新理論，揭示了干茶和茶湯中風(fēng)險物質(zhì)的含量差異，首創(chuàng)以茶湯中農(nóng)藥殘留作為“有效風(fēng)險量”的理念；構(gòu)建了“半衰期、蒸汽壓、水溶解度、ADI、LD50、魚和蜜蜂毒性”多因子茶園農(nóng)藥安全評價和選用技術(shù)，篩選出水溶性農(nóng)藥的替代產(chǎn)品，解決了產(chǎn)前茶園的選藥問題；揭示了茶葉外源污染物的發(fā)生和轉(zhuǎn)移規(guī)律，創(chuàng)建了污染物的源解析和管控模式等。為此，該系列研究成果于2019年獲得國家科技進(jìn)步二等獎。

6、茶葉制造化學(xué)與品質(zhì)化學(xué)機(jī)理

我國茶產(chǎn)業(yè)的最大魅力是全產(chǎn)業(yè)鏈，茶葉不但要有好的品種和栽培技術(shù)，還要有技藝精湛的制茶大師，制茶大師成功的關(guān)鍵在于制茶理論的突破，然后才有加工技術(shù)與裝備的創(chuàng)新。在茶葉加工領(lǐng)域，近年來，中國科學(xué)家借助現(xiàn)代分析手段和分子生物學(xué)的融合，取得了一系列新的突破。

（1）在茶葉香氣研究方面有了新進(jìn)展

系統(tǒng)探明了六大茶類加工工藝對茶葉香氣等風(fēng)味物質(zhì)變化的影響。以具有明顯蘭花香的安鐵觀音、太平猴魁、舒城小蘭花為研究對象，發(fā)現(xiàn)蕙蘭的花香與茶葉的蘭花香最為接近，運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）和香氣提取物稀釋分析（AEDA）發(fā)現(xiàn)順式茉莉酸甲酯（epiMeJA）是對蕙蘭香和蘭花香起主要貢獻(xiàn)的化合物，揭示了茶葉中蘭花香及其分子感官基礎(chǔ)。揭示了高溫烘焙過程中茶氨酸轉(zhuǎn)化成香氣成分的途徑；鑒定出了栗香綠茶、龍井茶等代表性綠茶、世界四大高香紅茶、不同花色白茶及不同品種閩北烏龍茶中的 2-戊基呋喃、反式β-紫羅蘭酮、水楊酸甲酯、反式2-壬烯醛等關(guān)鍵嗅感化合物。構(gòu)建了茶葉香氣指紋圖譜及茶葉香氣判別模型，以茶葉香氣全組分為指標(biāo)，建立了浙江龍井茶的 HS-SPME/GC×GC-TOFMS 香氣指紋圖譜，以手性萜類化合物為指標(biāo)，構(gòu)建了浙江龍井茶的三維指紋圖譜、紅茶產(chǎn)地判別模型、茶葉手性指紋數(shù)據(jù)庫和白茶年份預(yù)測模型。

（2）茯磚茶加工過程中關(guān)鍵香氣成分及其變化研究取得新進(jìn)展

研究發(fā)現(xiàn)，加工過程中茯磚茶原料中的 “青氣”逐漸降低，“花香”“菌花香”“木香”“薄荷香”逐漸升高，特征性香氣不斷形成?！扒鄽狻睂傩缘某煞种饕校?-辛烯-3-醇、苯乙醇、香葉醇、(E,E)-2,4-壬二烯醛、(E)-2-壬烯醛、庚醛、己醛等，“花香”和“菌花香”屬性的成分主要有：芳樟醇、苯乙酮、水楊酸甲酯，“木香”屬性的成分主要有雪松醇。在茯磚茶加工過程中真菌群落對揮發(fā)性成分的影響與貢獻(xiàn)大于細(xì)菌群落，引起揮發(fā)性成分變化的核心菌群主要有曲霉屬（Aspergillus）、假絲酵母屬（Candida）、德巴利酵母屬（Debaryomyces）、青霉屬（Penicillium），以及未分類的散囊目真菌（Unclassified Saccharo-mycetales）。

（3）黑茶中普洱茶素（Puerins）等品質(zhì)與功能新成分的發(fā)現(xiàn)

從茯磚茶中分離出多個黃烷-3-醇衍生物，主要為黃烷-3-醇B環(huán)裂解產(chǎn)物，在湖南黑茶、六堡茶、日本微生物發(fā)酵茶中也發(fā)現(xiàn)了黃烷-3-醇B環(huán)裂解產(chǎn)物。在茯磚茶、普洱茶中還發(fā)現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)新穎的黃酮類化合物，這些化合物在成熟葉片加工的茶葉中含量較高，在細(xì)嫩的茶葉中含量較低，但在白茶中含量相對較高，尤其在壽眉、貢眉中的含量比較高。這些黃酮類化合物的發(fā)現(xiàn)，為茶葉發(fā)揮降脂降糖、預(yù)防阿爾茨海默癥等作用提供了新的物質(zhì)基礎(chǔ)。

研究發(fā)現(xiàn)，黑茶在微生物的作用下會釋放出一系列的酚酸類物質(zhì)，目前已從茯磚茶、普洱茶和千兩茶中發(fā)現(xiàn)了多個酚酸類化合物。有機(jī)酸的積累不僅能使黑茶口感順滑，而且能增強(qiáng)黑茶的部分健康屬性。還從茯磚茶中分離到一大批綠茶、紅茶中沒有或者含量很低的新的萜類化合物。日本研究者也同時從日本微生物發(fā)酵茶Awa-bancha中分離得到了部分新的萜類化合物。

另外，從普洱茶、千兩茶中還分離鑒定了除咖啡堿、可可堿、茶堿之外的非嘌呤類生物堿。這一系列新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，為黑茶品質(zhì)的改善和輔助人體神經(jīng)系統(tǒng)功能發(fā)揮提供了可能。

（待續(xù)）

具體內(nèi)容詳見《中國茶葉》2021年第2期，P1-9，《創(chuàng)新驅(qū)動中國茶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展——從茶學(xué)基礎(chǔ)研究到支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展》，作者：劉仲華，陳宗懋，楊亞軍，姜仁華。

第一作者簡介

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劉仲華

中國工程院院士，教授、博士生導(dǎo)師，《中國茶葉》主編

長期從事茶葉加工與資源高效利用研究，致力于創(chuàng)新茶葉加工理論技術(shù)、提高茶葉資源利用率和產(chǎn)業(yè)綜合效益。創(chuàng)新黑茶加工和茶葉深加工理論與技術(shù)體系，揭示了黑茶加工品質(zhì)風(fēng)味形成機(jī)理及黑茶健康屬性，創(chuàng)建了黑茶優(yōu)質(zhì)高效安全加工關(guān)鍵技術(shù)體系，強(qiáng)力推進(jìn)了我國黑茶產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效與快速發(fā)展。先后主持國家和部省級項目30多項，以第一完成人獲國家科技進(jìn)步二等獎2項、湖南省科技進(jìn)步一等獎3項。獲授權(quán)發(fā)明專利39件，制訂國家標(biāo)準(zhǔn)5項。以第一作者或通訊作者發(fā)表SCI論文60多篇，主編或參編學(xué)術(shù)專著與高校教材13部。

原標(biāo)題丨劉仲華等：創(chuàng)新驅(qū)動中國茶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展——從茶學(xué)基礎(chǔ)研究到支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展（二）

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