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                                            安吉白茶的研究

                                            2006年10月22日 19:28

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                                              安吉白茶的特异性主要表现在春季发芽时新梢嫩叶叶色的可逆性白化现象,在白化过程中新梢的叶绿素含量急剧下降和氨基酸含量显著上升。研究表明,安吉白茶是一个温度敏感的自然突变体,其白化表达的温度阈值在20~22℃之间,但该温度仅在芽萌发初期发挥作用;其正常复绿的启动温度在16~18℃之间。叶片白化期的主要生理生化变化是叶绿体膜结构发育发生障碍,叶绿体退化解体,叶绿素合成受阻,质体膜上各种色素蛋白复合体缺失,导致了叶色的变化;RuBP羧化酶的大、小亚基含量及酶活性下降,同时伴随蛋白水解酶活性的升高,终因叶绿体不能继续发育,多余的可溶性蛋白水解,导致游离氨基酸含量显著上升。文中对其返白机理进行了讨论,认为该温度敏感型突变体的突变很可能是由核基因或核质互作控制的。  
                                              中国古代茶名称很多,最初称“荼”,还有其他别名,直到唐代才称"茶".宋代人好斗茶,以“茶色贵白”(宋蔡襄《茶录》)。宋沈括《梦溪笔谈》,“今茶之美者……,则新芽一发便长寸余,惟芽长者为上品!蹦纤瓮豕酃堆Я帧,“茶之佳品色白,若碧绿色者乃常品也!彼未阍!都弑唷,“茶树高丈余者极难得,其大树二月初,因雷迸出白芽,肥大长半寸许,”迸雷时值惊蛰,指明白茶为早芽种。宋徽宗赵佶《大观茶论》对白茶有更详细的描述,认为“白茶自为一种,与常茶不同,其条敷阐,其叶莹薄,崖林之间,偶然出生。非人力所可致。有者不过四、五家,生者不过一、二株……,于是白茶遂为第一!辈⒅赋觥疤阑鹨皇,则已变而为常品,”如加工得法,则“表里昭澈,如玉之在璞,他无与伦比!彼沃病抖圆杪肌方枋鞣殖善吒鋈禾,一曰白叶茶……地不以山川远近,发不以社之先后,芽叶色白如纸,民间以为茶瑞……。这种真正意义上的白茶与目前茶学界对茶叶分类中的那种不炒不揉,通过晾干方法制成的“白茶”不同。白叶茶为何会失植近千年有待进一步考证。    
                                              1980年8月,在安吉县天荒坪镇大溪村海拔800米的桂家厂发现了一丛树龄逾百年的珍稀茶树:春茶幼嫩芽叶为白色,主脉呈绿色。这一稀有资源的发现,引起了当地茶叶工作者的重视,在中国农业科学院茶叶研究所专家的指导下,经市、县和本厂茶叶科技人员共同研究开发,该茶树品种无性繁育获得成功,填补了茶叶界一大空缺。此后中国农业科学院茶叶研究所在国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的资助下,县林科所等单位的协助下,对这一特异茶树资源进行了综合评价和形成机理研究。
                                              植物中的叶色突变体种类很多,这种在一定条件下叶色变白而又能自我恢复的材料,一般称之为阶段性返白突变。小麦、矮牵牛、樟脑草等高等植物都曾发现过类似的突变[1]。但不同植物上形成阶段性返白突变的机制却不尽相同,如小麦矮变一号中产生的返白突变系属于细胞质控制的温度敏感突变型[2],而大麦、水稻和矮牵牛中的具有阶段性变白特征的突变体却是由于核基因突变产生的。

                                              本文将从安吉白茶的基本特性和返白突变的生理生化来揭示其突变产生的机理,为深入了解这一特异资源和进一步利用开发提供理论依据。 


                                                返白的两大表型变化
                                            1、叶绿素含量下降
                                                安吉白茶特异性的最显著表现是春季发芽时嫩叶的阶段性白化现象。其表现形式为:每年春季新萌发的芽头呈微绿色,而当叶片展开后就很快白化成乳白色。这种白化现象在一芽二叶期前后最为明显,随后叶片的色泽又逐步复绿,颜色也逐渐加深;迟长出的叶片比早长出的叶片优先转绿;而进入复绿阶段后长出的叶片,则不再经过白化阶段,直接为绿色。这种白化的直接原因是叶片中叶绿素含量的起伏变化,而其叶绿素组成没有明显的差异。 
                                            2、 氨基酸含量增加 

                                                安吉白茶第二大特点是白化期叶片中的氨基酸含量较高。与色素含量的变化相反,在整个返白过程中,游离氨基酸总量随白化程度的加深而快速升高,而在复绿过程中又随之逐渐降低(表2)。返白期氨基酸总量高峰值可达5%以上,比一般茶树品种的氨基酸含量高出许多。其它生化成分中,茶多酚含量的变化趋势与氨基酸相反,儿茶素组成、总氮水平、咖啡碱和水浸出物含量在不同时期基本无差异。正是由于白化期的高氨基酸含量,使得由该鲜叶原料制成的玉凤茶滋味尤为鲜爽,风味独特。 


                                            返白表达的条件
                                              安吉白茶无性繁育成功后,已经从海拨800 m处大面积引种至浙江省平原和丘陵地区,从表现来看,除受各地气候影响其物候期有所变化及年度间受气温变化影响其白化程度和复绿速度有所不同外,其返白的性状表现基本一致,因而可以认为是一个稳定的突变体。
                                              但安吉白茶返白突变的表达与否是有一定条件的。多年的田间观察表明,安吉白茶的返白表现主要受当年春季生长期温度的影响,如上所述,其返白现象只是在春季茶芽萌发期表现,且随着采摘轮次的增加,其表现减弱,表明其表现特征主要是受萌发期温度的影响。恒温处理实验也证明,其返白现象与环境温度密切相关。如在19℃恒温条件下,能够观察到典型的返白与复绿过程,新生叶片约经过2周的白化期后开始出现复绿迹象,30 d后明显复绿,40 d后叶色已完全回复到正常状态;而当芽萌发时的环境温度达到23℃时,就观察不到这种先白化再复绿的现象;返白突变表达的温度阈值应在20~22℃之间。但这种温度效应也仅表现在芽萌发初期,已经展开的叶片便不再表达。即使将23℃恒温处理下不表现返白现象的茶苗移至15℃环境中,其已展开的绿色叶片不会再有白化表现。
                                              已白化的叶片其复绿速度,同样与温度条件有关。在15℃恒温处理下,白化叶片的复绿速度就十分缓慢,生长至40 d后才出现一丝复绿迹象。如果将15℃环境下的白化茶苗移至23℃,4~7 d后叶片就能明显转绿。自然条件下的观察结果与之相符,如果芽萌发后的气温较长时间处在15℃以下,新生叶片叶绿素含量就会较大幅度地继续下降;反之,如果一芽一叶后日均温度很快稳定通过了15℃,叶绿素含量基本上不会继续下降。各年度的观察表明,叶片最白期时的日均气温如果稳定在15℃以上达10 d时,之后叶片便逐渐开始复绿,而明显复绿开始时的日均气温则均在19℃以上。因此,可以认为,正常复绿的温度条件是15℃以上,复绿的启动温度在大约16~18℃左右。

                                              以上观察结果表明,安吉白茶是一个典型的温度敏感型突变体。另外,观察还表明,光照强度对安吉白茶返白表现也有影响。在日照强烈时,白化程度就会加深,而在遮荫条件下复绿的速度较快;但在同样的光照条件下,不同温度下返白突变仍有表达与否的差别,因此,光照强度不是返白表现的必要条件。 


                                            返白阶段蛋白酶活性升高
                                              对安吉白茶返白与复绿各阶段的蛋白水解酶活性、可溶性蛋白含量和游离氨基酸总量的分析结果表明,在白化阶段,蛋白水解酶活性较高,可溶性蛋白含量较低,两者有较好的负相关性;游离氨基酸总量明显增加,其峰值与蛋白水解酶活性最大值几乎同时出现。复绿后蛋白水解酶活性则逐步降低;可溶性蛋白含量逐步升高,游离氨基酸含量下降。游离氨基酸库容的变化与可溶性蛋白含量变化呈较好的负相关性。

                                                通常,在植物叶片中,RuBPCase 几乎占叶片可溶性蛋白的50%左右,其大小亚基蛋白是植物蛋白酶水解的最佳底物。因此,造成RuBPCase 大、小亚基含量在白化期下降的原因,很可能就是由于叶绿体结构的破坏,使RuBPCase失去了发挥其功能的结构依托,因而诱发了蛋白酶活性的升高,导致了RuBPCase酶蛋白的大量水解。但无论如何,白化期蛋白酶活性的显著上升是其同期氨基酸总量增加的直接原因是可以肯定的。 


                                            结论
                                                a)安吉白茶为一温度敏感型自然突变体。白化表现的温度阈值约在20~22℃之间,但低温仅在芽萌发初期发挥作用,而正常复绿的启动温度约在16~18℃之间。
                                                b)白化的直接原因主要为叶绿体膜结构发育遭遇障碍,色素蛋白复合体消失,叶绿素合成受到阻滞,叶绿体退化解体,但叶片色素组成未发现明显变化。
                                                c)伴随叶绿体结构的异常变化,蛋白水解酶活性升高,导致可溶性蛋白含量降低,游离氨基酸含量升高,是安吉白茶特有品质性状的主要成因。
                                                d)安吉白茶的所有这些性状变化均可逆,在复绿过程中可自然恢复。
                                                e)由于叶绿素前体含量的变化趋势都与叶绿素一致,因此该突变体不是由于叶绿素合成途径中某一前体的合成受阻而致。结合其有性后代的表现,安吉白茶应该是一个核基因控制或核质互作控制的突变体。
                                             
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