創(chuàng)新機制謀發(fā)展 突出特色現(xiàn)成效
——茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點實驗室省部共建結(jié)碩果

◎文/本刊記者

茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點實驗室以“創(chuàng)新機制、突出特色，堅持標準、省部共建、以省為主”為建設(shè)運行原則，面向安徽和全國茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求，立足學(xué)科發(fā)展前沿，定位于基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)，著力在茶樹生物學(xué)基礎(chǔ)研究與資源高效利用等重大基礎(chǔ)理論和產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)上取得創(chuàng)新和突破，力爭為安徽和全國茶產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展作出新貢獻。實驗室依托建設(shè)單位為安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)。

茶學(xué)學(xué)科是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點實驗室前身為1939年創(chuàng)建的復(fù)旦大學(xué)農(nóng)學(xué)院茶葉專修科和專業(yè)實驗室，是在著名茶學(xué)家王澤農(nóng)、陳椽教授等創(chuàng)建的茶學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，是全國茶學(xué)學(xué)科的搖籃。該實驗室先后獲批農(nóng)業(yè)部、安徽省、教育部重點實驗室，并于2015年1月20日獲批為科技部和安徽省共建的國家重點實驗室，2016年11月獲教育部批準建設(shè)茶葉化學(xué)與健康國際合作聯(lián)合實驗室，依托該實驗室，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)“茶生物學(xué)與資源利用”入選安徽省世界一流學(xué)科建設(shè)項目。

目前，茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點實驗室科研用房占地1.2萬平方米，建有茶樹生物技術(shù)與蛋白分析、分離與結(jié)構(gòu)鑒定、細胞分析、生理與營養(yǎng)、代謝組學(xué)、實驗動物、品質(zhì)控制和質(zhì)量安全檢測等8大技術(shù)平臺，其儀器設(shè)備原值1億多元，其中，10萬元以上儀器設(shè)備有150余臺套。實驗室還有茶樹種質(zhì)資源圃40畝、實驗茶園50畝、茶葉初加工和深加工廠各1個以及人工氣候室、細胞培養(yǎng)室、SPF級動物房等配套齊全的附屬設(shè)施。

科學(xué)研究碩果累累

“十二五”以來，實驗室共主持國家和省部級科研項目200余項，其中，國家“973”項目2項，國家科技支撐項目4項，國家重點研發(fā)計劃項目1項、國家重點研發(fā)項目子課題2項，國家自然科學(xué)基金項目50項，安徽省重點攻關(guān)項目5項，研究經(jīng)費達2億元。通過各類研究，實驗室構(gòu)建了世界上首份茶樹基因組BAC文庫；完成了栽培茶樹中的中國茶變種（俗稱小葉茶種，Camellia sinensis var.sinensis）的全基因組序列草圖；建立了國際首個茶葉化合物庫；建立了茶樹次生代謝物、茶葉質(zhì)量安全相關(guān)檢測技術(shù)與方法；建立了覆蓋全國主要產(chǎn)茶省的茶樹種質(zhì)資源圃。

近5年來，實驗室發(fā)表論文300多篇，其中SCI收錄250多篇；主編出版教材專著9部，參編出版外文專著3部；獲授權(quán)國家發(fā)明專利40多項；選育國家級茶樹良種2個、省級良種6個；制定ISO國際標準1項、國家與省級標準7項。實驗室先后獲農(nóng)業(yè)部豐收獎合作推廣獎1項；安徽省科技進步二等獎2項、三等獎1項；中國茶葉學(xué)會科技進步一等獎2項、二等獎1項；合作獲得江蘇省科技進步一等獎1項（排名第2）、陜西省科技進步二等獎1項（排名第2）和福建省科技進步二等獎1項（排名第 3）。

炒青綠茶清潔化生產(chǎn)線技術(shù)推廣區(qū)域

近5年來，實驗室積極參與茶葉國際標準制定工作，宛曉春教授先后3次作為代表團團長參加ISO/TC34/SC8國際茶葉標準化會議并擔(dān)任國際茶葉標準化技術(shù)委員會特種茶工作組召集人，4項茶葉國際標準研究項目獲得國家標準化委員會立項，扭轉(zhuǎn)了我國在茶葉國際標準方面沒有話語權(quán)的被動局面。

服務(wù)產(chǎn)業(yè)助力發(fā)展

作為安徽省茶產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席單位，實驗室積極服務(wù)茶產(chǎn)業(yè)。近年來，先后論證通過了安徽省茶產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系發(fā)展規(guī)劃；為農(nóng)業(yè)部種植司編寫《全國老茶園改造技術(shù)措施、問題與建議》報告；編制黃山市茶產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃等。在省內(nèi)，與謝裕大、六百里猴魁、祥源祁紅、六安徽六、霍山抱兒鐘秀等企業(yè)開展合作研發(fā)，幫助其解決有機茶園管理、產(chǎn)業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)、祁紅精深加工生產(chǎn)線、黃茶加工工藝和青磚茶品質(zhì)形成機理等問題，特別是與合肥美亞光電開展技術(shù)合作，聯(lián)合研發(fā)了智能茶葉色選機、品質(zhì)分析儀等創(chuàng)新產(chǎn)品，共建省智能分選設(shè)備國家工程技術(shù)研究中心，為企業(yè)在創(chuàng)業(yè)板上市和快速發(fā)展提供了技術(shù)支撐，國產(chǎn)數(shù)字化智能茶葉色選機，目前已經(jīng)在全國22個省推廣應(yīng)用873臺，并出口越南等65個國家和地區(qū)，打破了日本和韓國對我國茶葉色選機市場的壟斷，產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率達到60%。在省外，開展針對湖北趙李橋茶廠、陜西安康現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司、貴州甕福集團、江西高山茶、陜西省農(nóng)委和河南省信陽市農(nóng)委等單位的技術(shù)服務(wù)和茶資源調(diào)查，共計承擔(dān)橫向課題106項，合同經(jīng)費2729萬元，到賬經(jīng)費1741萬元。與井岡山市合作共建井岡山茶業(yè)試驗站，為井岡山茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展建立了強有力的人才和技術(shù)支撐平臺；與云南大益茶葉集團合作，幫其設(shè)計生茶篩分線、實驗室建設(shè)和技術(shù)培訓(xùn)等，該集團現(xiàn)已成長為全國行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。

茶葉品質(zhì)分級儀

茶葉色選機

茶葉深加工產(chǎn)品

針對安徽茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的有關(guān)政策、機制、技術(shù)和市場等突出問題，實驗室提出“關(guān)于加快安徽省茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議”，受到安徽省人民政府的高度重視且被采納，實施并完成了“安徽省茶產(chǎn)業(yè)振興計劃”。在省內(nèi)外進行多場茶葉生產(chǎn)與加工的現(xiàn)場指導(dǎo)和茶農(nóng)技術(shù)培訓(xùn)，總數(shù)達1000多人次。研建了國內(nèi)外首條炒青綠茶清潔化生產(chǎn)線，開啟了我國茶葉大規(guī)模、連續(xù)化、清潔化加工的先河，技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)在全國15個以上產(chǎn)茶省推廣應(yīng)用。名優(yōu)茶加工技術(shù)與裝備的研究和推廣，改寫了傳統(tǒng)名茶只能依靠手工配合單機加工的歷史。

開發(fā)茶葉深加工產(chǎn)品30余個，并與國內(nèi)500余家茶葉、飲料行業(yè)的企業(yè)開展了深度合作。

運行管理機制健全

針對國內(nèi)外茶葉科技與茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，結(jié)合安徽省地方經(jīng)濟特色及依托單位的學(xué)科優(yōu)勢，實驗室近期的主要研究方向為：茶樹生理生態(tài)與種質(zhì)創(chuàng)新、茶樹次生代謝與品質(zhì)化學(xué)、茶的健康功能及作用機制、茶葉質(zhì)量安全與加工利用等。圍繞四大研究方向，實驗室建立了14個PI研究團隊。

實驗室的PI研究團隊

實驗室實施按研究方向相對集中管理的PI制（課題組長負責(zé)制）運行模式。成立了以中國農(nóng)科院茶葉研究所陳宗懋院士為學(xué)術(shù)委員會主任、宛曉春教授為實驗室主任和課題組組長的實驗室管理隊伍。日常管理實行實驗室主任、研究方向課題組組長兩級管理模式，實驗室主任全面負責(zé)實驗室的日常管理。一是充分發(fā)揮學(xué)術(shù)委員會的指導(dǎo)作用。二是發(fā)揮室務(wù)委員會的組織協(xié)調(diào)作用。三是建立有效地吸收和穩(wěn)定高水平人才的機制。四是加強儀器設(shè)備管理。五是落實科研責(zé)任。六是加強知識產(chǎn)權(quán)管理。七是推進管理信息化。

科研團隊人才濟濟

實驗室現(xiàn)有固定人員60名，其中教授24名、副教授15名，40歲以下中青年人才31名；從美國和德國引進全職教授5人，從新西蘭引進博士1人?，F(xiàn)有國家青年“千人計劃”人才1人、國家杰青1人、“皖江學(xué)者”特聘教授3人、省“百人計劃”人才2人、省學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人6人、省高校拔尖人才5人。現(xiàn)有國家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家2人、安徽省茶葉產(chǎn)業(yè)體系崗位專家8人。實驗室在茶學(xué)理論基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)和技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域集聚了一批高層次人才，現(xiàn)已形成了一支多學(xué)科交叉的研究團隊。近5年來，實驗室共計培養(yǎng)碩士研究生200人、博士研究生30人、博士后15人。

實驗室先后榮獲安徽省首批省級科技創(chuàng)新團隊、安徽省115產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊、全省十大優(yōu)秀產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊、全國專業(yè)技術(shù)人才先進集體等稱號。2016年，被中共安徽省委組織部授予“安徽省平臺引進人才先進單位”。實驗室的“茶樹次生代謝與茶葉質(zhì)量安全”研究團隊兩次入選教育部“長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃”創(chuàng)新團隊；“茶葉化學(xué)與健康”研究團隊2014年獲得安徽省引進高校領(lǐng)軍人才團隊的重大示范項目資助；茶學(xué)專業(yè)教師團隊獲批“全國高校首批黃大年式教師團隊”稱號。

交流合作成效顯著

5年來，實驗室先后選派10名青年教師去美國、加拿大、韓國等國外知名大學(xué)和研究所進行訪學(xué)；選派了6名研究生去美國和日本進行合作研究；培養(yǎng)國外碩、博士研究生15人、博士后5人。實驗室在茶葉化學(xué)與健康方面與美國羅格斯大學(xué)、科羅拉多州立大學(xué)、馬歇爾大學(xué)建立了深入的合作關(guān)系，以此為基礎(chǔ)向教育部申報的“茶葉化學(xué)與健康國際合作聯(lián)合實驗室”于2016年被正式立項建設(shè)。

近5年，實驗室從國內(nèi)知名大學(xué)和研究所聘請兼職教授5人，從美國、加拿大、德國等聘請國外兼職教授6人。2015年，從美國喬治亞州大學(xué)引進了美國科學(xué)院院士Jeffrey Bennetzen教授（兼職），其組建的“茶樹分子遺傳與進化基因組學(xué)”研究團隊已正常開展實質(zhì)性研究工作，其個人也入選2016年度安徽省“外專百人計劃”。

實驗室承擔(dān)并完成科技部國際合作重大項目1項、國家外專局外國專家引智項目4項。5年來，實驗室立項資助開放課題60項，資助總金額達400萬元。項目主持人來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院昆明植物研究所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、河南大學(xué)、江蘇大學(xué)、安徽醫(yī)科大學(xué)、美國密西根州立理工大學(xué)和加州大學(xué)河濱分校等國內(nèi)外多家單位。

近5年來，實驗室舉辦和承辦參會人員在100人以上的全國性學(xué)術(shù)會議10場以上、國際學(xué)術(shù)研討會20場；邀請國內(nèi)約30名專家教授以及來自美國、德國、加拿大、日本、韓國等約20名專家教授來實驗室作學(xué)術(shù)報告和開展交流；實驗室人員參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議約800人次，其中在國際學(xué)術(shù)大會上進行口頭報告6人次。

重點科研成果介紹

“十二五”以來，實驗室取得了一大批獨具特色的科研成果。

★茶樹多酚類化合物的生物合成及其轉(zhuǎn)化與調(diào)控機理

一是揭示了酯型兒茶素C環(huán)沒食子?；虰環(huán)三羥基化機理。在國際上首次證實UDPG—葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和SCPL?；D(zhuǎn)移酶是茶樹兒茶素沒食子?；纬甚バ詢翰杷氐年P(guān)鍵酶，并克隆了這兩個酶的基因；鑒定發(fā)現(xiàn)F3’5’H基因是酯性兒茶素B環(huán)羥基化的關(guān)鍵基因。這些重要發(fā)現(xiàn)不僅解答了長期以來懸而未決的兒茶素沒食子?；瘑栴}，也從分子生物學(xué)角度為茶葉苦澀味調(diào)控提出了新思路。

二是揭示了兒茶素轉(zhuǎn)化新機理。首次發(fā)現(xiàn)茶樹體內(nèi)兒茶素?；⒘u基化和縮合反應(yīng)具有器官特異性，從特種茶—茯磚茶中分離鑒定6個新的B環(huán)裂環(huán)的兒茶素衍生物Fuzhuanin結(jié)構(gòu)，并首次發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵茶中存在兒茶素B環(huán)氧化—裂解—重新環(huán)合的轉(zhuǎn)化新途徑。這些研究揭示了多酚類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化新機理，也為指導(dǎo)茶葉加工過程質(zhì)量控制標準的建立和其特殊營養(yǎng)功能研發(fā)提供理論依據(jù)。

三是揭示了茶樹酚類物質(zhì)生物合成的分子調(diào)控機制。在國際上率先開展基于RNA-seq技術(shù)的茶樹轉(zhuǎn)錄組研究，引領(lǐng)了植物非全基因組測序物種轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究的先河；建立了世界上第一個茶葉次生代謝化合物數(shù)據(jù)庫；研究發(fā)現(xiàn)與29種茶樹多酚類物質(zhì)積累相關(guān)的63個基因（結(jié)構(gòu)基因和轉(zhuǎn)錄因子）表達不僅具有品種、發(fā)育階段和組織器官特異性，而且受到環(huán)境因子如溫度、光照、病蟲害的影響。這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)為解釋茶樹積累高含量酚類物質(zhì)的生物學(xué)意義提供思路，并為深入開展茶樹酚類物質(zhì)生物合成調(diào)控奠定理論基礎(chǔ)。

四是建立發(fā)展了茶樹多酚類物質(zhì)研究的相關(guān)技術(shù)體系。建立了一套發(fā)掘新基因的研究方法學(xué)體系；建立了基于UPLC-3Q-MS/MS技術(shù)同時鑒定檢測56種茶樹酚類物質(zhì)的高效檢測技術(shù)；改進并建立了一種高效、快捷的兒茶素組織定位方法；建立了基于超聲萃取提高多酚色素提取效率的方法；構(gòu)建了基于HSCCC與SephadexLH-20聯(lián)用提取紅茶中茶紅素的方法。這些技術(shù)方法的建立與改進受到國內(nèi)外同行的極大關(guān)注。

該研究成果獲2016年安徽省科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)類二等獎。

★茶葉質(zhì)量安全與加工利用技術(shù)的開發(fā)與集成應(yīng)用

針對安徽茶葉質(zhì)量安全與加工利用環(huán)節(jié)的突出問題，開發(fā)集成了茶樹病蟲草害綠色防控、連續(xù)化加工、清潔化加工、智能化色選、數(shù)字化品控和夏秋茶資源綜合利用6項關(guān)鍵技術(shù)，建立了茶葉質(zhì)量安全與加工利用技術(shù)體系。

創(chuàng)建了“一托雙帶”（依托大學(xué)、帶領(lǐng)基層推廣隊伍、帶動產(chǎn)業(yè)經(jīng)營主體）合作推廣模式，實施了“服務(wù)安徽省茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃”，建立了茶產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟和綜合試驗站等推廣服務(wù)載體，構(gòu)建了“政府引導(dǎo)、高校支撐、聯(lián)盟推動、龍頭示范”的技術(shù)推廣協(xié)同聯(lián)動長效機制。

推廣夏秋茶資源利用技術(shù)，研建茶葉加工和綜合利用生產(chǎn)線22條；開發(fā)出金寨紅茶、桂花茶、小火黃大茶、速溶黃大茶、姜糖茶等新產(chǎn)品19個；獲地理標志產(chǎn)品證明商標7個。

近3年累計技術(shù)推廣面積達88萬畝，新增茶葉產(chǎn)量3.03萬噸，新增純收益17.9億元，帶動全省茶園畝均增收702元，茶農(nóng)人均增收597元；培育上市企業(yè)2家。項目成果輻射到全國18個產(chǎn)茶省區(qū)，累計推廣各類茶葉生產(chǎn)線203條，帶動了基層茶葉技術(shù)推廣能力快速提升，促進了全國茶葉加工技術(shù)與裝備水平的快速發(fā)展。

該研究成果獲得2014—2016年全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎成果合作獎。

★首次證實黃大茶具有顯著的降血糖功效

黃大茶是安徽省特色茶類之一，在我國諸多茶類中實屬少見，但其采摘原料較粗老，消費市場不大，價格較低，生產(chǎn)效益并不高。實驗室宛曉春教授和張勁松教授研究小組合作研究發(fā)現(xiàn)，與綠茶、紅茶相比，黃大茶具有顯著的降血糖功效；研究同時發(fā)現(xiàn)黃大茶降糖的機理可能與早期抑制小鼠肝臟中Txnip（硫氧還蛋白互作蛋白）蛋白表達有關(guān)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《Scientific Reports》，研究生韓曼曼、趙廣山以及青年教師王一君為論文的共同第一作者。

我國傳統(tǒng)茶葉消費以春季名優(yōu)茶為主，導(dǎo)致大部分茶葉產(chǎn)區(qū)夏秋茶資源浪費。該研究結(jié)果可為今后以夏秋茶為原料，積極開發(fā)以輔助降糖為導(dǎo)向的功能性茶產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)與思路。

速溶黃大茶

開發(fā)與推廣畜牧與水產(chǎn)養(yǎng)殖的含茶飼料，拓展茶資源利用廣度

★揭示茶樹芳樟醇和橙花叔醇生物合成調(diào)控的新機制

芳樟醇和橙花叔醇不僅是植物揮發(fā)性生物調(diào)控因子，調(diào)節(jié)植物應(yīng)對植食性昆蟲等多種逆境的反應(yīng)，而且在很大程度上決定了茶的香氣品質(zhì)。實驗室魏書教授課題組研究發(fā)現(xiàn)，因可變剪切，茶樹萜類合成酶基因CsLIS/NES可以生成功能有別的兩個轉(zhuǎn)錄本：全長CsLIS/NES-1與斷頭的CsLIS/NES-2。前者定位于葉綠體,后者定位于細胞質(zhì)，分別催化生成芳樟醇和橙化叔醇的生物合成。這兩個轉(zhuǎn)錄本的時空表達明顯不同。CsLIS/NES-1在花中表達遠低于CsLIS/NES-2，但受外源茉莉酸甲酯的強烈誘導(dǎo)。該研究表明，茶樹通過CsLIS/NES轉(zhuǎn)錄及其轉(zhuǎn)錄本的剪切加工，調(diào)控茶樹生物揮發(fā)性信號分子的生物合成，調(diào)節(jié)其與生態(tài)群體中其他個體的互作，提高其自身的適應(yīng)性。該研究對增進茶葉香氣品質(zhì)的定向育種、栽培和加工技術(shù)具有重要的指導(dǎo)意義，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Plant Cell Environ.（2017，Sep 29.doi：10.1111/pce.13080）上。