茶叶科学

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2024年第44卷第6期刊出日期：2024-12-15

研究报告

茶树果胶甲酯酶及其抑制子家族基因的鉴定及CsPME55参与氟胁迫响应的功能分析

徐文鸾, 温晓菊, 贾雨轩, 倪德江, 王明乐, 陈玉琼

2024, 44(6): 869-886. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.008

摘要 ( 56 )

PDF (9111KB) ( 33 )

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茶树（Camellia sinensis）具有氟（Fluoride,F）富集特性,且F主要富集在细胞壁组分的果胶中;果胶甲酯酶（Pectin methylesterase,PME）及其抑制子PMEI（Pectin methylesterase inhibitor）能够催化果胶的修饰进而影响细胞壁特性,参与植物生长发育、逆境响应等过程。从茶树舒茶早基因组中鉴定了85个CsPMEs和56个CsPMEIs成员,分别包括4个和5个亚族;不同亚族可能因基因结构、保守基序和表达模式等不同呈现功能分化。荧光定量结果表明,CsPME3a、CsPME55、CsPMEI1和CsPMEI3在福鼎大白茶成熟叶中被F处理显著诱导表达。此外,过表达CsPME55缓解了F胁迫对拟南芥根系生长的抑制作用,推测CsPME55可能参与茶树F胁迫调控,研究结果将为进一步研究PME和PMEI家族基因参与F响应的功能奠定基础。

钾营养对茶树EGCG生物合成的调控作用研究

杨楠, 李转, 刘玫辰, 马骏杰, 石云桃, 魏湘凝, 林阳顺, 毛宇源, 高水练

2024, 44(6): 887-900. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.012

摘要 ( 56 )

PDF (4009KB) ( 15 )

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表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是茶叶中重要的滋味和保健功能成分。前人已发现钾营养影响茶树EGCG的生物合成,而其生物合成的调控作用机制目前尚不明确。以黄棪一年生茶苗为试验对象,设置5个处理组（K1~K5）,即浇用K₂SO₄的浓度依次为0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mmol∙L^-1。转录组学和代谢组学联合分析结果表明,低钾处理（K1）的茶树新梢中黄酮含量显著积累,EGCG含量达到最高水平,与高钾处理（K5）相比差异达显著水平;EGCG合成路径上的相关代谢物苯丙氨酸、肉桂酸与对香豆酸在K5处理中上调,而类黄酮途径的下游代谢产物（二氢槲皮素、二氢杨梅素、无色飞燕草色素、表没食子儿茶素）则在K1、K2处理中上调。在钾营养的影响下,EGCG的生物合成受到一系列结构基因CsCHI、F3′5′H、CsF3H（CSS0019002）、CsANS、CsANR、Csaro DE、CsSCPL和转录因子（MYB306）的正向调控以及CsPAL、CsC4H、Cs4CL、CsCHS、CsF3H（CSS0016177）、CsDFR（CSS0011557）和转录因子（NAC83）的负向调控。钾营养会通过影响茶树中关键基因的表达对EGCG的合成进行调控,从而影响EGCG的含量。研究结果为钾营养调控茶树的EGCG生物合成提供了科学依据。

干旱低温复合胁迫对茶树光合生理特性的影响及模拟预测

赵茜, 刘倩, 蔡何佳奕, 何婕绮, 方筠雅, 刘雨欣, 陈超, 郑曜东, 张天经, 余文娟, 杨广

2024, 44(6): 901-916. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.010

摘要 ( 52 )

PDF (1626KB) ( 16 )

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为明确多重气候胁迫对茶树光合效率的影响,开发了一套高效、精准的胁迫分级体系,以实现对茶树胁迫的即时监测。以福建省主栽茶树品种为研究对象,系统监测了茶树在干旱低温复合胁迫条件下的光合生理响应;基于监测数据,构建了基于光合生理特性的胁迫快速分级方法及光合作用预测预警模型。研究结果显示,在干旱低温复合胁迫下所有参试茶树品种叶片的光合效率均显著下降,且随胁迫强度增大光合效率的下降幅度增大。参试茶树品种中,铁观音的光合效率下降幅度显著低于其他品种,具有较强的耐胁迫能力;而福鼎大白茶的耐胁迫能力最弱。筛选了茶树对复合胁迫高度敏感的光合生理参数,利用K-ansme聚类算法对该参数进行聚类,构建了胁迫快速分级方法,聚类精确度在80%以上。利用不同模型预测并验证光合生理指标对环境胁迫的响应,结果表明随机森林模型的精度最高。本研究构建的胁迫分级方法实现了对茶树复合胁迫的快速分级,构建的随机森林模型实现了对光合生理的无损伤监测与预警,研究结果可为多重气候条件下茶树品种的选育提供参考,对茶叶生产具有较高的实用价值。

低温胁迫下茶树叶片细胞壁结构变化及光合特性

刘晓璐, 朱亚兰, 于敏, 盖新月, 范延艮, 孙平, 黄晓琴

2024, 44(6): 917-927. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.001

摘要 ( 56 )

PDF (1851KB) ( 11 )

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为探讨茶树响应低温胁迫的分子机制,通过模拟“倒春寒”温度模式,以低温处理下的福鼎大白茶为研究材料进行转录组测序。利用GO和KEGG数据库对差异基因代谢通路进行富集分析,发现差异基因主要富集在与植物细胞壁和光合作用相关的代谢通路。选取13个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与转录组测序结果趋势一致,证明转录组数据可靠。以福鼎大白茶和舒茶早为试验材料,对茶树叶片组织结构、细胞壁组分含量、叶绿素含量及叶绿素荧光参数等生理指标进行测定。结果显示,低温胁迫后福鼎大白茶和舒茶早叶片各组织结构均有不同程度的增厚,叶片纤维素、半纤维含量变化显著,果胶含量变化不明显;叶绿素含量、光化学猝灭系数、最大光化学效率和相对电子传递速率呈下降趋势,非光化学猝灭系数呈上升趋势。结果表明,茶树叶片细胞壁组分变化尤其是半纤维素和光合相关参数的改变在响应低温的过程中发挥着重要作用。

毛竹立竹密度对林下茶树生理生长和茶叶品质的影响

赵建诚, 倪惠菁, 王波, 蔡春菊, 杨振亚

2024, 44(6): 928-940. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.003

摘要 ( 43 )

PDF (420KB) ( 22 )

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为探究茶树在不同立竹密度条件下生理生长的适应性机制,以浙江省莫干山地区的毛竹-茶树混交林为研究对象,设置T1、T2、T3等3个处理,立竹密度分别为1 200、1 800、2 400株·hm^-2,并以3 000~3 300株·hm^-2为对照（CK）,培育2年后统计茶叶产量,测定茶树根、茎、叶生物量以及氮、磷、非结构性碳水化合物（NSC）的含量,分析根系形态、分布和构型,检测茶叶中氨基酸、咖啡碱、茶多酚等品质指标。结果表明,与CK相比,T2和T3处理茶叶产量显著分别提高15.96%和18.80%,茶树叶片、侧根的生物量增加,茶树叶片中氮、磷和NSC含量显著上升。T1、T2和T3处理显著增加了茶树0~20 cm土层侧根的根长、根表面积、比根长、>0~1 mm径阶的根长比例,降低了0~20 cm土层侧根的平均直径和粗根（直径>2 mm）的根长比例,增加了侧根中的可溶性糖和淀粉含量,降低了整株根系的拓扑指数,提高了根系根尖数和分形维数。T1和T2处理显著提高了茶叶中氨基酸、咖啡碱、茶多酚以及水浸出物含量,降低了酚氨比。结果说明,通过合理的立竹密度调控可有效促进茶树的生长,提高茶叶的产量和品质。茶树通过提升氮、磷和NSC在叶片和侧根的含量,定向促进叶片和侧根的生长;通过增加细根比例,降低根系建设成本,增强根系分支强度,促进根系对表层土壤空间的侵占,以适应林下适度的郁闭条件和种间竞争强度。研究结果可为竹-茶管理提供科学依据。

茶树大黄袍品种引诱黑刺粉虱定位和着陆行为机制的研究

吴轶祺, 程妍君, 梁悦尔, 陆建良, 韩善捷, 韩宝瑜

2024, 44(6): 941-948. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.002

摘要 ( 48 )

PDF (536KB) ( 10 )

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大黄袍是叶色特黄的黄化茶树新品种。黑刺粉虱（Aleurocanthus spiniferus）成虫嗜好趋向于叶色鲜亮、黄色色度偏高的大黄袍品种,喜在晨昏时分聚集于茶树芽梢上交尾、追逐、产卵、刺吸、分泌和休息等。为揭示其趋性机制,以顶空取样法采集大黄袍种苗挥发物,鉴定出20种化合物;以Y-管嗅觉仪测定黑刺粉虱行为,发现其中水杨酸甲酯、芳樟醇、顺-3-己烯-1-醇、正己醇和反-2-己烯醛显著吸引该粉虱成虫。在温室内静息环境中,携带等比例的这5种信息化合物诱饵的大黄袍种苗模型显著地吸引飞行中的黑刺粉虱成虫。研究结果表明,这5种信息化合物与大黄袍枝叶的金黄色的组合诱导了黑刺粉虱成虫的定位和着陆。

基于改进YOLOv8n的茶树嫩芽识别

杨肖委, 沈强, 罗金龙, 张拓, 杨婷, 戴宇樵, 刘忠英, 李琴, 王家伦

2024, 44(6): 949-959. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.005

摘要 ( 50 )

PDF (2530KB) ( 13 )

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在复杂自然环境下对茶树嫩芽进行精确识别是实现农业机器人智能化采摘茶树嫩芽的关键技术之一。针对茶园复杂环境下茶树嫩芽识别率低的问题,提出了一种基于改进YOLOv8n的茶树嫩芽检测方法。使用荣耀80手机采集茶树嫩芽图片,并对图片进行标注,按照训练集、验证集、测试集8∶1∶1的比例划分数据集。为有效提取嫩芽特征并减少模型冗余计算和内存访问,采用FasterNet模型替换YOLOv8n网络结构的骨干网络进行特征提取;为抑制茶园环境背景信息、增强模型对嫩芽的特征提取能力,在主干网络尾部（SPPF模块后）引入全局注意力机制（Global attention mechanism,GAM）;在Neck网络中引入上下文引导（Context guided,CG）模块,学习茶树嫩芽局部特征和周围环境的联合特征,进一步提高茶树嫩芽的识别准确率。利用构建的茶树嫩芽数据集对改进的YOLOv8n算法进行训练和测试。消融试验验证结果显示,FasterNet网络、GAM注意力机制和CG模块均有效提高了YOLOv8n模型的识别准确率。改进的YOLOv8n模型在多类别的茶树嫩芽数据集上平均准确率（Mean average accuracy,mAP）为94.3%;相较于原YOLOv8n模型,对茶树单芽、一芽一叶、一芽二叶的识别mAP分别提高了2.2个百分点、1.6个百分点、2.7个百分点。以YOLOv3-tiny、YOLOv3、YOLOv5m、YOLOv7-tiny、YOLOv7和YOLOv8n模型进行对比试验,结果显示,改进的YOLOv8n模型对茶树嫩芽识别的效果最佳,说明改进的YOLOv8n模型能有效提升茶树嫩芽识别准确率。研究结果可为智能化茶叶采摘机器人的开发提供技术支撑。

不同炭焙时间对大红袍感官品质及挥发性化合物的影响

谢贺, 萧涵, 胡腾飞, 陈国和, 刘洋, 欧行畅, 蒋容港, 虞丽明, 李勤, 黄建安, 刘仲华, 王超

2024, 44(6): 960-972. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.011

摘要 ( 56 )

PDF (1404KB) ( 21 )

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为探究不同炭焙时间大红袍中的香气特征及挥发性化合物的动态变化,采用定量描述分析（Quantitative descriptive analysis,QDA）、顶空固相微萃取（Headspace solid-phase microextraction,HS-SPME）和全二维气相色谱-四极杆-飞行时间质谱（Comprehensive two-dimensional gas chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry,GC×GC-Q-TOF/MS）的方法,对炭焙200、300、400、500、600 min（编号分别为LF200、LF300、LF400、LF500、LF600）的大红袍中挥发性化合物进行研究。结果表明,青气出现在炭焙前期,随着炭焙时间的延长,青气逐渐消失,花果香突显,其中LF600样品的花果香最为明显。在不同炭焙时间的大红袍中共检测出304种挥发性化合物,以醇类、醛类、酯类为主。采用主成分分析（Principal component analysis,PCA）和层次聚类分析（Hierarchical cluster analysis,HCA）可将不同炭焙时间下的样品分为3组,以变量投影重要性（Variable important for the projection,VIP）>1和相对香气活性值（Relative odor activity value,ROAV）>1为标准筛选出了11种关键差异化合物,其中具有青气特征的(E,E)-2,4-己二烯醛的相对含量随着炭焙时间延长而降低,具有果香特征的苯甲酸甲酯、苯乙酸甲酯、橙花醇、月桂烯的相对含量随着炭焙时间延长而增加。本研究结果对指导大红袍的生产加工,调控大红袍品质,以及提高大红袍饮品价值属性具有一定意义。

金萱炒青绿茶中挥发性对映异构体分析方法的优化及应用

张淑怡, 马成英, 陈维, 苗爱清, 乔小燕, 林冬纯, 夏红玲, 许靖逸

2024, 44(6): 973-984. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.006

摘要 ( 55 )

PDF (1542KB) ( 11 )

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为探究挥发性对映异构体在炒青绿茶干燥过程中的变化规律,以金萱炒青绿茶为研究对象,优化了基于顶空固相微萃取-对映选择性-气相色谱-质谱联用技术（Headspace solid phase microextraction-enantioselective-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-Es-GC-MS）分析挥发性对映异构体的方法,对120 ℃不同干燥时间（30、60、90 min和120 min）处理的4个炒青绿茶样品进行了对映异构体定性定量分析和化学计量学分析。结果显示,HS-SPME的最佳条件为添加NaCl（3 mL,3 mol·L^-1,料液体积比为1︰6）、萃取温度60 ℃、萃取时间25 min。Es-GC-MS的最佳升温程序为初始温度35 ℃,保持2 min;以4 ℃·min^-1升温至110 ℃,保持10 min;以4 ℃·min^-1升温至210 ℃。采用优化方法分析4个炒青绿茶样品,共检出8种对映异构体,且种类不随干燥时间的延长而发生改变,其中R-(-)-芳樟醇、S-(+)-芳樟醇含量随干燥进程增加,其余6种对映异构体含量在超过60 min或90 min时开始下降。层次聚类分析和偏最小二乘法判别分析结果显示,不同干燥时间样品被明显分成4组,根据变量投影重要性（Variable importance in projection,VIP）>1和差异显著性分析筛选出4种差异对映异构体,按VIP值从大到小分别为R-(-)-芳樟醇、(2R,5S)-茶螺烷B、(2R,5R)-茶螺烷A、S-(+)-芳樟醇。本研究可为炒青绿茶干燥过程中香气品质的提升及干燥工艺选择提供参考依据。

基于GC-O-MS评价芽叶型黄茶的香气类型及其关键香气组分的呈香贡献

周虹余, 王瑗媛, 李法鑫, 聂枞宁, 冯德建, 赵悦伶, 杜晓

2024, 44(6): 985-1004. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.004

摘要 ( 59 )

PDF (1272KB) ( 23 )

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为全面探析芽叶型黄茶的特征香气成分,采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）和气相色谱-嗅觉（GC-O）技术,并辅以感官审评及化学计量学方法,对芽叶型黄茶香气物质进行分析。研究发现,芽叶型黄茶以清甜香为主,通过感官审评细分为鲜嫩香、栗甜香及甜香3类。利用GC-MS共检测到119种挥发性成分,并通过聚类分析（HCA）与正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）的变量投影重要性（VIP）筛选不同香型间的候选差异挥发物,采用相对香气活度值（ROAV）与GC-O分析明确了芽叶型黄茶的关键香气化合物。芽叶型黄茶有60种ROAV>1的特征香气成分,其中鲜嫩香型以醛类为主导,栗甜香型醇类占据主导,甜香型中2-乙基-5-甲基吡嗪与2,3-二乙基-5-甲基吡嗪贡献显著。嗅闻结果显示,苯乙醇是黄茶清甜香属性的重要成分;鲜嫩香的关键呈香物质包括苯乙醇、茉莉酮、苯乙烯、芳樟醇、壬醛等;栗甜香则主要来源于庚醛、β-大马士酮、2-正戊基呋喃等成分;甜香以吡嗪类与醛类为主,呈现出独特的甜香与焦糖香气。研究揭示了芽叶型黄茶香气成分的多样性,并深入阐明了各香型间的香气差异与成因。

陈年六堡茶对Aβ_25-35诱导的PC12细胞损伤的神经保护研究

聂晴, 庞月兰, 吴焕, 丁树洽, 钟可渝, 刘仲华, 蔡淑娴

2024, 44(6): 1005-1013. doi:10.13305/j.cnki.jts.20241203.001

摘要 ( 43 )

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通过建立β-淀粉样蛋白_25-35（Aβ_25-35）诱导的PC12细胞损伤模型,以绿茶（GT）为对照,探讨了陈年六堡茶（ALPT）对神经细胞的保护作用及机制。研究结果表明,Aβ_25-35会导致PC12细胞的活性下降,诱发线粒体功能障碍、诱导有毒集聚物及其通路的形成。ALPT干预显著提高了PC12细胞的存活率及其线粒体膜电位,并显著抑制了有毒集聚物积累及其通路的形成。转录组分析显示,ALPT处理组的基因表达整体趋势与Aβ_25-35组相反,上调基因与线粒体自噬、糖酵解、甘油磷脂代谢相关;下调基因主要参与细胞周期调控、核糖体功能、泛素介导的蛋白质水解及细胞衰老过程。总体而言,GT与ALPT均具有显著抑制Aβ_25-35诱导的PC12细胞损伤作用,在转录组水平上影响作用差别较大,这可能与ALPT活性成分具有更好的生物利用度有关。研究结果可为陈年六堡茶在神经退行性疾病预防和治疗中的应用提供试验依据。

微波消解-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法准确测定茶叶中总硒含量

许文琪

2024, 44(6): 1014-1022. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.007

摘要 ( 46 )

PDF (647KB) ( 22 )

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为了提高微波消解-ICP-MS法的灵敏度和稳定性,建立了一套准确检测茶叶中硒含量的方法,检测了甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等作为增敏剂的增敏效果以及0~10%正丁醇添加入内标对准确测定茶叶中总硒含量的影响。结果表明,以3%正丁醇作为增敏剂,茶叶标准物质的总硒含量的检出限更低（0.001 71 mg·kg^-1）,检测结果准确度更高。该方法在0~50.0 μg·L^-1范围内具有良好的线性关系（R²>0.999）;加标回收率为86.0%~104.0%;相对标准偏差为1.10%~4.44%。采用该方法与原子荧光光谱法分别对市售的7款富硒茶叶中的总硒含量进行测定,并对同一样本的两个检测数值进行配对t-检验,结果显示两种方法的检测结果无显著差异（P>0.05）。该方法操作简单、灵敏度高、检出限更低,精密度更高,且具有较好的重现性,更适用于茶叶中总硒含量的准确测定。

年轻群体新茶饮购买意愿提升实证研究——基于顾客感知价值视角

阎鹏翔, 彭康, 陈富桥, 姜仁华

2024, 44(6): 1023-1036. doi:10.13305/j.cnki.jts.2024.06.009

摘要 ( 84 )

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近年来新茶饮行业发展迅速,成为继传统原叶茶、快消瓶装茶之后的第三大茶叶消费形式。快速扩张导致行业“内卷”加剧,提高顾客购买意愿与购买频率成为行业长期良性发展的关键。基于顾客感知价值视角构建了年轻群体新茶饮购买意愿提升机制分析模型,采用1 900份消费者调研数据开展实证研究,检验新茶饮产品创新、场景体验、品牌曝光对顾客购买意愿的影响。研究发现：（1）新茶饮产品创新、场景体验和品牌曝光均对顾客购买意愿具有提升效应;（2）功能价值、体验价值、情感价值分别增强了产品创新、场景体验、品牌曝光对购买意愿的提升效应;（3）新茶饮产品创新、场景体验和品牌曝光均对顾客购买频率具有提升效应,但新茶饮购买意愿与实际购买行为间存在一定程度的背离,新茶饮产品创新能较大程度实现购买意愿向购买行为的转化。基于上述结论,提出新茶饮企业经营要突出产品创新独特性、构筑场景体验趣味性、链接品牌曝光情感性等建议。