貴州喬木型古茶樹。受訪者供圖
“世界之茶看中國，中國之茶看云貴”。中國是最早發現和栽培茶樹的國家之一，也是茶文化的起源地。而在云南和貴州地區，分布著非常豐富的古茶樹群。這些古茶樹經歷過千百年歲月的洗禮，依然保留著古老的氣息，研究古茶樹對于茶產業發展具有重要意義。
近日，貴州大學山地植物資源保護與種質創新教育部重點實驗室教授趙德剛團隊采用群體遺傳學研究方法，從基因組層面，結合原產地茶樹特征和特性，探討了云貴地區8個古茶樹群體的起源進化關系，并確定了茶樹重要農藝性狀的相關候選基因。
相關成果在線發表于《園藝研究》。該研究為中國西南地區古茶樹的系統發育關系、種群結構和遺傳多樣性研究提供了重要補充，為茶樹親緣關系及演化路徑研究提供了重要參考。
寶貴的天然基因庫
茶是世界上最受歡迎的非酒精飲料，具有誘人的香氣和宜人的口感。茶飲料含有豐富的對人體有益的化合物，比如多酚、咖啡因、茶氨酸、維生素、多糖、揮發油和礦物質等。茶產業發展空間巨大。
云貴地區獨特的地形地貌和生態環境，蘊藏大量的古茶樹資源。“這些古茶樹具有重要的生態價值、科學價值、經濟價值和社會文化價值，是研究茶樹起源與進化的重要遺傳資源，也是現代茶樹育種的天然基因庫。”該論文通訊作者趙德剛在接受《中國科學報》采訪時表示。
而貴州這個地區更是有其獨特之處。作為茶樹向江北、江南、華南茶區遷徙的過渡地帶，這里的氣候條件和生態環境孕育了豐富的茶組植物資源，至少有50多個縣發現有古茶樹存在，普安、沿河、花溪久安、畢節七星關等地被命名為“中國古茶樹之鄉”，是除云南省外我國野生喬木大茶樹和灌木茶樹保存最多的省份。古茶樹已經是貴州一張絢麗的名片，成就了當地別具一格的茶文化。
據統計，貴州全省古茶樹總量達65萬余株，1000畝以上的連片古茶園有10余處，并存有多種珍稀野生及人工選擇的具有地理標志的地方特色群體品種。
“不僅如此，貴州還是世界唯一的茶籽化石發現地，這些都足以體現出貴州古茶樹重要的地位。”該論文第一作者、貴州大學山地植物資源保護與種質創新教育部重點實驗室教授呂立堂在接受《中國科學報》采訪時說。
寶貴的古茶樹資源需要傳承和保護，隨著《貴州省古茶樹保護條例》的頒布與施行，目前古茶樹保護得到加強。“科學研究古茶樹是為了最大限度地挖掘價值，發揮資源優勢，為更好地保護古茶樹提供有力的依據。”趙德剛表示。
揭開起源之謎
關于茶樹的起源研究，早期有起源于東南亞、印度、我國西藏和云貴高原等地之說。研究者在云貴地區發現豐富的古茶樹種質資源，權威教科書認為茶樹起源于云貴高原。
“茶生思州、播州、費州、夷州……往往得之，其味極佳。”“茶圣”陸羽在《茶經》中記載的這句話里提到的地區主要屬于貴州，許多學者以此作為貴州是茶原產地的證據。
一直以來，茶樹的具體起源地存在爭議。
“云貴地區豐富的古茶樹資源到底起源于哪里，目前尚不清楚。因此，非常有必要應用形態特征結合現代分子生物學技術研究古茶樹的分布、結構、起源與進化。”趙德剛指出。
近年來，依托貴州大學建設的山地植物資源保護與種質創新教育部重點實驗室以及貴州大學茶學院、貴州省農科院茶科所等單位的種質資源研究人員分別從貴州習水、普安、沿河、石阡、都勻和三都以及云南大理和賀開收集了120份具有不同形態特征的古茶樹。
他們利用基因重測序技術，以舒茶早基因組為參考基因組，共識別了8082370個單核苷酸多態性位點（SNPs），其中1404774個SNPs分布在非編碼區域、175824個SNPs分布在編碼區域。
系統發育進化樹分析表明，8個群體120份古茶樹聚集成3個組共5個單支，單支結構表明古茶樹之間存在基因交換。科研人員還推斷出古茶樹群體在進化過程中存在相對較弱的選擇和較長的世代時間，古茶樹相比人工選育的栽培茶樹具有較高的遺傳多樣性。群體遺傳結構分析結果顯示，120株古茶樹聚集成7個亞組，來自相同地域的株系形成單系進化支，具有共同的地理起源。
“我們發現，與栽培型茶樹比較，來自貴州習水縣的古茶樹是最為原始的古茶樹，比云南賀開古茶樹和臨滄古茶樹更為原始。習水縣也是貴州省古茶樹數量最多的一個縣，原始森林里隨處可見。”呂立堂表示，這些發現為進一步探究茶樹的起源、進化提供了重要線索。
找到候選基因，研究有待深入
古茶樹有著豐富的形態特征。按照茶樹樹型，古茶樹可分為灌木型和喬木型；按照葉片大小特征，則可分為小葉種、中葉種、大葉種；而且葉子的顏色也深淺不一，有綠色、白色、黃色和紫色等；葉子邊緣的鋸齒也各不相同。這些表型性狀引起了科研人員的注意。
“我們想找到形成這些農藝性狀的重要‘開關’。”趙德剛說。
團隊通過基因組關聯分析檢測了與葉片性狀相關的GWAS信號，基于KEGG注釋和擬南芥直系同源基因的功能分析，他們篩選出可能參與株型調控、葉片顏色等相關性狀的4個候選基因。
“物種起源和原產地蘊藏豐富的種質資源，是新品種選育的基因來源，有助于將來培育特異、優質、高產、抗逆、抗病蟲害的新品種。我們的研究為開展分子設計育種工作奠定了理論基礎，對茶產業發展具有重要的戰略意義。”趙德剛表示。
不過，他認為，不同的茶組植物種類內含物含量也有較大差別，所以研究的群體還有待進一步擴大。
呂立堂表示，接下來，還需要更大范圍收集和分析發現的古茶樹群體，闡明各地古茶樹群體結構、進化地位、特異性狀遺傳變異以及優異性狀形成與適應機制，為保護和利用古茶樹種質資源提供理論依據。（記者 張晴丹）
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