茶树遗传育种“十三五”进展和“十四五”发展方向

“一粒种子可以改变世界。”品种作为农业生产的重要物质基础，对产业起着巨大的支撑作用。“十三五”期间，我国茶树遗传育种发展取得可喜进展。同时也要看到，在发展过程中，无论是学科发展，还是品种配套产业发展，都还存在一些“瓶颈”问题。本文回顾了\"十三五\"期间我国茶树遗传育种领域的进展，总结了存在的一些问题，提出了\"十四五\"期间的发展方向，为茶树遗传育种提供参考。一、“十三五”茶树遗传育种研究进展1。茶树遗传学研究进展(1)率先完成茶树基因组测序。2017年，中科院昆明植物研究所率先完成阿萨姆品种3354云康10号全基因组测序，开启茶树功能基因组学研究新时代。2018年，安徽农业大学完成了茶树品种——舒茶早的全基因组测序和基因组草图绘制。2020年，安徽农业大学、华南农业大学、华中农业大学、中国农业科学院茶叶研究所等单位在染色体水平完成了4个品种(材料)(舒茶早、碧云、野生DASZ、龙井43)参考基因组的组装，为进一步开展茶树遗传和功能基因组学研究奠定了坚实基础。茶树基因组和基因家族的进化(2)定位了许多与茶树性状相关的QTL位点。在“十三五”期间，定位了许多与茶树品质、抗性和其他性状相关的QTL位点。如定位了一个与炭疽病抗性相关的主效QTL，表型变异贡献率达到13.8%。与总氨基酸、茶氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和天冬氨酸性状相关的19个QTL位于7个连锁群中，单个QTL的表型贡献率为8.4% ~ 20.2%。定位了控制生物碱含量和比例的3个主效QTL，其中控制咖啡因含量的1个主效QTL平均可代表20.1%的表型贡献率。这些QTL位点的定位为下一步开发与目标性状相关的分子标记奠定了基础。茶树炭疽病的QTLs(3)茶树重要性状的调控机制分析和基因挖掘取得重大进展。发现茶树品种和阿萨姆品种在驯化过程中的选择方向存在差异。在驯化过程中，与茶树品种相关的萜类代谢基因和抗病基因的选择优于阿萨姆品种。构建了茶树氮代谢的调控网络，鉴定了影响茶树氮浓度响应的关键基因，如CsAlaDC、CsF-NiR、CsAMTs、CsNRTs等。发现在缺钾条件下，仅在耐低钾品种中上调的差异基因涉及乙烯相关、铵和硝酸盐载体、过氧化氢酶相关和磷脂酰肌醇相关途径等。发现活性氧清除能力的差异是不同品种抗寒性差异的主要机制。抗性品种在冬季具有较高的ROS清除能力和较低的ROS含量。发现茶树中糖转运蛋白基因CsSWEET17具有可变剪切的CsSWEET17-In和CsSWEET17-Ex。在整个冷驯化过程中，冷敏感品种中CsSWEET17-Ex的表达量显著高于抗寒品种。研究发现，过敏性坏死和活性氧的爆发是茶树抵御炭疽菌侵染的重要手段。抗性基因NLR激活MAPK级联反应，调节包括次生代谢产物合成在内的许多下游抗性反应。抗病品种和感病品种之间差异很大。茶叶的颜色变化是一个可用的性状。对几个白化(黄)和紫茶品种的多组学分析表明，白化(黄)表型的形成大多与叶绿体的发育和叶绿素合成的抑制有关，相关基因的表达与绿叶相比明显下调，而紫茶品种的表型与花青素含量的积累有关。在
全面分析了TCS1等位基因调控咖啡因合成代谢的分子机制。三种等位基因的表达决定了不同材料中咖啡因的含量。2.茶树育种的进展和成就(1)品种审批制度发生了根本性的变化。茶树被列入第一批非主要农作物登记目录。2017年，原农业部发布《非主要农作物品种登记指南》包括茶树，规范茶树登记。茶叶品种审批有两种方式，茶叶品种的“身份证”由过去的国家和省级审批变为由农业农村部或国家林业和草原局统一审批。(2)品种登记和新品种保护申请取得较大进展。2018年起，首批9个茶树品种通过非主要农作物品种登记，我国茶树品种登记迈出第一步。2019年和2020年分别注册了39个和42个品种。“十三五”期间，共注册90个品种。此外，茶树新品种的申报也越来越受到重视。“十三五”期间，共有81个品种获得农业农村部、国家林业和草原局植物新品种权，8个品种获得品种登记证。“十三五”期间，我国育成140个新品种，包括适宜机械采收的茶树新品种——中茶502，以及特定黄(白)紫品种——黄忠1号、黄忠2号、钟白1号、白静2号、晏子、东方紫湾，以及氮效率较高的钟鸣6号、钟鸣2号。这些新品种的选育不仅丰富了我国茶叶品种结构，也为我国茶产业转型升级、满足多样化需求、保障茶产业可持续发展提供了坚实的品种保障。广元旺苍“黄忠1号”引种试验。育种技术的创新。中国农业科学院茶叶研究所利用神舟十一号搭载茶籽返回，获得航天茶苗。开发了能快速鉴定茶树资源TCS1基因型并筛选出低咖啡因资源的功能标记和能鉴定筛选出高二羟基儿茶素茶树资源的功能标记。2.茶树遗传育种领域存在的问题。1.茶树主要性状遗传规律的研究，尤其是经典遗传规律的研究，还存在很大的困难。目前，很少有研究人员涉足这一领域，这导致茶树遗传育种基础非常薄弱。在分子遗传学方面，虽然取得了很大的进展，但茶树之所以是木本植物，是因为其生长周期长，有些性状受环境影响较大。表型性状数据收集的准确性往往受到限制，影响分子遗传机理的研究结果和育种实践的指导作用。2.育种技术创新进展缓慢，育成品种更新速度慢，部分性状难以跟上产业发展步伐。分子标记辅助育种、定向设计育种、基因编辑等新的育种方法在茶树上尚未取得突破。因此，育种技术的创新已成为制约茶树育种的“瓶颈”问题。3.突破品种少的局面没有根本改变。目前新育成的茶树品种大多只是部分性状的局部改良，综合性状难以超越目前生产上种植的主栽品种，导致种植者无法接受。一些行业急需的品种不能尽快推出，造成品种育成多，推广少的局面。3.“十四五”茶树遗传育种的重点发展方向1。应进一步加强茶树育种基础理论的研究。应选择几个关键性状，研究其遗传规律，尤其是经典性状。借助现代科技手段，发现目标基因及其调控单位，从分子水平上分析其遗传调控规律，为基因工程研究奠定理论基础
3.育种品种应以产业需求为导向。一是选育富含保健成分的品种，满足人们的健康需求；二是以“机器换人”为目标的适合机采的品种选育；三是培育以绿色生产为导向的高肥效、抗病虫害品种；四是以供给侧结构性改革为重点的各种茶叶品种的选育；第五，培育旨在应对气候灾害的抗逆新品种。来源：中国茶如涉及版权问题，请联系删除。