探索“东方神奇茶叶”的奥秘

“下棋、绘画、书法、诗歌、酒、茶”“三天不吃饭，不如一天不喝茶”……自古以来，茶这种神奇的东方树叶就与中国人的日常生活紧密相连。茶叶是世界三大饮料之一，而中国是世界上最大的茶叶生产国和消费国，也是第二大茶叶出口国。安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室。刘广进摄喝茶有益健康，品茶可以修身养性，茶的香气可以愉悦身心，种茶可以增收致富……这小小的一片叶子为什么这么神奇？坐落在安徽农业大学的茶树生物学与资源利用国家重点实验室，一步步向我们揭开它的神秘面纱。破解最关键的基因组信息——中华文明几千年的文化沉淀，让茶在普通人心中树立健康饮品的象征。实验室主任万表示，当代中国应在茶叶基础科学和应用技术研究领域做出更多突出贡献，才配得上茶的故乡和最大产茶国的地位。作为中国唯一的园艺学国家重点实验室，从茶代谢产物到茶与健康，从茶树品种培育到茶叶生产加工，从推动茶产业振兴到服务乡村振兴，科研人员在这里不断探索。8月3日，万团队发现绿茶可以预防和延缓5XFAD转基因小鼠脑内淀粉样蛋白(A)的形成，减少突触的损伤，提高学习记忆能力，进而得出饮用绿茶可以预防和延缓老年痴呆症的结论。这一成果再次将茶的保健功能推向了一个新的研究高度。学生在实验室进行蛋白质纯化实验。曹磊摄目前，国际上对茶叶特征成分和保健功效的研究已经深入，但茶叶科研的深度和广度与粮棉油等主要作物相比仍有一定差距，特别是在茶叶基因组解析、茶叶次生代谢网络揭示、茶叶保健功效和机理阐明、茶叶次生代谢产物与茶叶品质形成的关系等诸多关键科学问题上。2018年4月21日，经过十年的研究，实验室发布了最新研究成果：成功破解了世界上分布最广的中国茶树——的全基因组信息。基因组大小为3.1Gb，包含33932个基因，重复序列含量为64%。在成功破解茶树基因组的基础上，实验室通过与其他十个物种的基因组进化分析，发现茶树的祖先物种是在大约8000万年前从最近的猕猴桃物种分化而来，然后分化为38万年至154万年前的中国物种和阿萨姆物种。“这就解释了茶的起源，知道茶的始祖是谁了。”肖春生动地介绍了它。这项研究是一项重大突破，对茶树的生物学研究和茶产业的发展起到至关重要的作用。在实验室山茶基因组图谱的基础上，整合了24种山茶的97个转录组、代谢组、甲基化组、种质资源以及大量生物和非生物胁迫的基因表达谱。通过基因表达与代谢物分布模式的关联，建立数据之间的关系，系统构建最全面的茶叶基因组学和生物信息学平台，实现茶叶组学大数据的整合与共享。实验室主任万(中)指导学生做实验。曹磊的基因决定了茶的特性。通过掌握这组代码，并进行适当的调整，可以改善一些特性。研究表明，酯型儿茶素是茶叶苦味的主要原因，但这类儿茶素是如何合成的呢？这个问题长期困扰着学术界。安徽农业大学教授兼校长夏涛带领团队攻关，证实了两种酶在酯型儿茶素的形成中起着关键作用。这是学术界首次发现酯型儿茶素合成的关键酶，证实了儿茶素合成途径的存在。因此，通过调节
与国外高香红茶相比，我国许多种类的茶叶香气质量相对较低，影响了茶产业的发展。在实验室中发现茶树的萜烯合酶基因在茶树的叶和花中被再加工，产生了两个功能不同的转录本，分别催化了芳樟醇和叔丁醇的生物合成。利用这一原理，可以通过施加不同的胁迫信号物质来调节芳樟醇和橙花叔醇的生物合成，从而提高茶叶的香气品质。该研究还从理论层面揭示了-葡萄糖苷酶在茶叶香气形成中的重要作用以及茶叶香气形成的机理，为生产过程中改善茶叶香气和口感提供了现实途径。一项基础研究成果，揭开了茶的奥秘，让有着千年历史的中国茶飘向世界。让健康饮品真正健康近年来，美国、日本等发达国家通过调整传统茶产业结构、深加工、综合利用等方式延伸茶产业链，产品渗透到食品、医药、化妆品、有机农药等多个领域。然而，我国茶叶资源综合利用的基础研究和产业发展仍有很大空间。“中国每年加工的茶叶只有4%到5%用于深加工；出口的茶叶产品90%以上是生的初级产品，技术含量低，高附加值产品种类少。”实验室常务副主任韦朝领说。在达到国际质量标准的同时，让人们感到放心，是茶产业发展的关键。实验室团队从育种、种植到产品，探索建立了集绿色防控、清洁加工、质量控制、质量监控于一体的质量安全体系，提升了茶产业的核心竞争力。传统名优绿茶只能用单机手工加工。由于机械设备粗糙，人工手频繁接触茶叶会在加工中带来二次污染。2006年，实验室成功研制出国内第一条炒青绿茶清洁生产线，综合运用机械化、自动化、数字化等技术，实现了茶叶加工全过程的自动控制。茶叶从鲜叶到成品“不沾地不沾手”。随着清洁能源和加工材料的选择，以及茶叶质量安全追溯系统、数字化质量控制技术和设备的使用，实现了全过程全方位的清洁加工，从而开辟了中国绿茶产业。同时生产效率也得到了很大的提高。茶叶生产线只需要两个工人用电脑控制，一个小时的加工量可以相当于一个茶厂过去几个月的加工量。在此基础上，先后开发出黄山毛峰、太平猴魁、六安瓜片、祁门红茶等4种清洁茶叶生产线，开发出一批新型茶叶加工机械，获得自动压茶揉捻机等近20项专利。该成果已在全国15个产茶省份广泛应用，显著提升了我国茶产业的技术水平。在茶叶加工中，需要不断地挑梗去杂。这个过程费工费时，却是质量控制的“瓶颈”。特别是随着机械采茶的增多，采茶梗量大大增加。市场上有一种茶叶色选机，通过光电技术和计算机控制技术，可以准确地剔除茶梗等杂物。但是这种选色技术被发达国家垄断，进口设备成本很高。安农大学团队与合肥美亚光电公司合作开发了中国第一台数字化智能茶叶色选机。通过光电系统对茶叶原料的外观和颜色进行分析，快速区分茶叶、梗和非茶叶内含物，去除不同颜色的物质。这一成果打破了发达国家的选色技术壁垒，一套成本仅为国外进口的1/4。已在安徽、福建、湖北等15个主要产茶省及国内马
实验室宁景明教授的研究团队利用近红外光谱监测茶叶在发酵过程中主要化学成分的变化，利用计算机视觉系统监测茶叶颜色的变化。在信息融合的基础上，结合化学计量学方法，建立了红茶发酵度的判别模型。该模型具有准确、定量的特点，可在1分钟内完成判别。该技术的应用将有效促进茶叶加工的智能化和标准化水平。以产业需求为导向，团队突破了一个又一个难关，让茶叶更安全，产业发展更健康。把“小叶子”做成“大产业”茶产业是山区农民脱贫致富的扶贫产业。以我省为例，茶产业是全省农业产业化十大主导产业之一。全省茶农300多万人，茶叶收入占主产区当地农民收入的40%以上。特别是在大别山连片贫困地区，茶产业是主导和支柱产业，茶叶收入占当地茶农家庭收入的40%至50%。打好茶牌，唱好茶经，是普通人脱贫致富必不可少的。黄茶是皖西特产，夏秋季用原料加工而成。由于原料粗糙陈旧，加工粗放，包装简单，一直是上不了台面的低档主食。2016年，万的研究团队发现茶具有显著的降血糖、降血脂作用。这一研究成果成为很多“三高”患者的福音。消费需求的快速增加，直接催生了黄茶热，以前默默无闻的茶叶成了抢手的“甜饼”。学校与相关公司合作，开发系列健康功能茶产品，建设自动化生产线，实现规模化生产。如今，黄达茶叶价格上涨了10倍以上，包装精美的黄达茶、黄小茶、黄芽茶、速溶黄达茶等产品成为电商网店的热销产品。安徽虽然是产茶大省，但茶产业发展滞后。2012年，万、向省政府提出了《关于加快安徽省茶产业发展的建议》。针对制约安徽省茶产业发展的关键问题，制定了《服务安徽省茶产业发展行动计划》，从茶树品种选育与繁殖、茶园管理、夏秋茶资源综合利用、名茶加工技术与装备推广、茶保健功能发掘、茶产业经济、茶文化建设等方面，提出了振兴安徽省茶产业的技术路线。安徽省一半以上的茶园是在20世纪七八十年代开垦的，其中大部分是低产的老茶园，制约了茶叶产量和品质的提高以及机械化采茶的推广。通过团队诱变、杂交、系统选育等传统方法，选育出3个国家级品种和4个茶树新品种，在重点茶园广泛应用。通过茶树扦插快繁新技术的研发，茶苗繁殖系数、苗木利用率和经济效益成倍提高。实验室将技术和人才作为推动安徽茶产业发展的核心要素，深化与地方政府和企业的产学研合作关系，为多地茶产业战略发展提供智力支持。与省内20多家龙头茶企开展技术合作和新产品开发；对基层农技人员进行技术培训，每年1000多人次，促进了茶产业的快速发展，增加了茶农收入，提高了企业效益。为黄山市、六安市、河南信阳市等地方政府。制定了茶产业中长期发展规划，并为其实施提供了技术支持。计划实施后，th