福建乌龙茶自带花香，是添加香精了吗？其实，是茶叶中超700种成分，造就了一杯茶的独特芬芳。
作为全世界最受欢迎的非酒精饮料之一，茶又仿佛是我们最熟悉的陌生人，全球关于茶的研究仍存在诸多空白。
17日，国际顶级学术期刊《自然·遗传学》在线发表福建省农业科学院茶叶研究所等单位历时5年完成的研究成果。该研究构建了迄今最全面的茶树基因组遗传变异图谱，揭开了众多与茶树有关的未解之谜。知己知彼，茶树育种有望迈向新纪元。
诸多未解之谜
这个世界上谁最懂茶？非中国人莫属。
越来越多的研究指向中国西南地区是栽培茶树的起源中心。在遥远的史前时代，山茶科植物的共同祖先，在云贵高原的深山中野蛮生长。时移世易，它们的后代逐渐出现分化：有的果实富含油脂，即油茶；有的花朵硕大艳丽，即山茶；有的芽叶自带芬芳，即茶树。
历史上的某一天，误入其间的山民，与茶树不期而遇，偶然发现用它泡水，生津止渴，韵味悠长——现代科学研究表明，是茶氨酸、咖啡因、儿茶素等茶次生代谢成分，造就了茶的独特风味。就这样，茶树开始进入人类的生活。
聪明的中国人，在与茶树的互动中摸索出了种茶技术与制茶工艺，凝练出了特色茶道。人们发现，原来发酵程度的细微差别，可以产生滋味的微妙变化。于是，有了绿红白青黄黑等六大茶类。
爱茶之人这么多，其中福建人又堪称“懂茶帝”。福建是世界白茶、乌龙茶、红茶的发源地与主产区，万里茶道从武夷山启程，向世界输送东方味道。
人类与茶树的相遇，久远到难以考据。但我们真如想象中那么懂茶吗？至少在基因层面，答案是否定的。
100多年前，孟德尔的豌豆实验，揭开了现代遗传学的序幕。慢慢地，人们开始沿着DNA双螺旋结构，拆解数以亿计的碱基排列组合，探索生命的本质。
随着一个个全基因组完成组装，一串串基因密码得以破译，我们对水稻、小麦等农作物的理解，比以往任何时候都深刻。但茶树这一古老的饮料作物，似乎是个例外。
茶树是否起源于中国？在漫长的进化过程中，茶树什么时候和它的山茶科兄弟姐妹分道扬镳？武夷山的中小叶种茶和云南的大叶种茶，是远房还是近亲？为什么不同的茶树叶片千姿百态，具有截然不同的风味？……这些未解之谜，不仅茶客想知道答案，科研工作者同样想刨根问底。
“在自然状态下，茶树自交不亲和，多靠异花授粉，种间基因交流频繁，这些特性决定了茶树遗传的复杂性。”国家茶叶产业技术体系岗位科学家、福建省农业科学院茶叶研究所研究员陈常颂说，正因如此，目前全球关于茶树起源、种群分化、品种分类、关键调控基因挖掘等研究，仍存在诸多空白。尤其是茶树基因组中丰富的代谢途径及其遗传基础尚未得到充分解析。
要真正读懂这片神奇的叶子，必须解锁茶树遗传密码。
原来你是这样的茶
为了成为“懂茶帝”，中国科学家不可谓不努力。
首次在国际上启动茶树基因组计划，组装了世界第一个较高质量的茶树参考基因组；构建首个茶树泛基因组图谱；破解“铁观音”等代表品种全基因组；鉴定到多个与茶树叶色、香气等农艺性状相关的关键基因……
福建省农业科学院茶团队则将研究广度拓展至全球尺度。
底气源自百年积淀。1935年，茶界泰斗张天福创办福安茶业改良场——福建省农业科学院茶叶研究所的前身。90年栉风沐雨，这里已成为重要的茶树基因宝库，拥有全国最早、福建最大的茶树种质资源圃，建档保存国内外茶树种质资源3750份。在此基础上，研究团队常年走南闯北，持续广泛收集国内外茶树种质资源。叶片“中国第一小”的茶树、叶色“天下第一绿”的茶树……你想得到和想不到的茶树类型，一一被收入麾下。
资源底牌有了，创新底气足了。5年前，福建省农业科学院茶叶研究所开始联合中国农业科学院农业基因组研究所等国内大院大所，共同启动这场全球最大规模的茶树种质资源基因组分析。
“我们对全球14个主要产茶国的1325份茶树种质资源，进行了深度全基因组重测序，构建了迄今最全面的全基因组遗传变异图谱，涵盖了野生、过渡型、地方品种和育成品种。”论文共同第一作者、中国农业科学院农业基因组研究所副研究员孔维龙说，在这张图谱上，超2400万个高质量单核酸苷多态性、逾百万个插入/缺失位点遍布其间。
这些数据，是茶树遗传多样性的具象化。对一个物种来说，这是时间的礼物。茶树在长期自然选择与人工驯化中，经历了一次又一次或有利或有害的基因变异。它们日积月累，才塑造了茶树如今多姿多彩的模样。
通过海量数据，研究团队逐步揭开茶树的身世之谜。
在自然界中，散落着许多茶树的野外亲戚，比如大理茶、大厂茶、厚轴茶。作为茶树的野生近缘种，它们与栽培茶树同宗同祖，但命运轨迹大相径庭。数十万年前，人类还没学会驯化农作物的时候，中国茶树就抢先一步，比野生近缘种更早地从它们共同的山茶科祖先中分化出来。此后，茶树与“亲戚”们，你走你的阳关道，我过我的独木桥。随着人类的介入，茶树经历了大规模的种群扩张。
不过，它们虽然各行其道，但也并非老死不相往来。研究团队发现，栽培茶树与野生近缘种，常常破除门第之见，跨物种“通婚”，由此产生了频繁的基因交流——种间基因渗入。对于栽培茶树来说，这门亲事算得上攀高枝了。从野生近缘种中流入的基因，不少与调控黄酮、萜类等成分的合成相关。这些成分，塑造了茶叶的独特风味。可以说，是远房亲戚的神助攻，让茶更受人类欢迎。这也提醒我们，要重视古茶树、野生近缘种等资源保护。因为它们的身体里，很可能潜藏着可以让栽培茶树焕然一新的基因。
随着研究的深入，更多的遗传密码逐一揭晓。
通过种群分析，茶树驯化过程逐渐清晰，再一次印证了中国西南地区是茶树的起源和驯化中心；通过基因组分析，首次揭示茶树群体水平有害突变分布和效应，为未来精准育种中优化性状提供了基因改造靶点；通过全基因组关联分析，鉴定到了数千个与叶片形态和代谢物性状显著相关的位点，找到了控制茶叶多种性状的调控“开关”……
一把新“钥匙”
也有人不理解，喝茶而已，好喝就行，何必大费周章，探本溯源？要回答这个问题，需要理解好茶是怎么诞生的。
一杯茶好不好喝，有多重影响因素。茶山环境、气候条件、栽培技术、制茶工艺、冲泡手法……缺一不可，但起到决定性作用的，还有品种特性。
先秦时期，人们已经有了良种概念，《诗经》中称之为“嘉种”。最早，人们获取良种，全靠机缘巧合。偶遇一株品相不俗的茶树，便为我所用，采种繁育。我们常说的武夷奇种，指的就是当地有性繁殖茶树群体，因此又被称为“菜茶”。
龙生九子，子子不同。众所周知，由于性状分离，茶树母株的优良基因，很难原原本本地传递给后代。于是，人们开始选育无性系，精挑细选优良个体，再通过压条、扦插等无性繁殖方式，繁育出一批批“副本”。著名的铁观音、大红袍便是这样从群体种中脱颖而出育成的。
杂交育种手段出现后，茶树育种家们开始自己掌握命运。他们确定育种方向后，精心挑选父母本，配置杂交组合，再从不计其数的杂交后代中，海选最具潜力的个体，通过单株选育的方式扩繁。福建省农业科学院茶叶研究所的两大代表作——福云6号和金观音（茗科1号），便是杂交育种的成果。二者分别是目前国内种植面积最大的杂交育成的绿茶和乌龙茶品种。
这些传统育种方式，为选育茶树好品种，作出了卓越的贡献。但其局限性也很明显：依赖经验，充满不确定性，效率低下，工作强度大。一般来说，用现有技术手段，育成一个茶树新品种，需要18至25年。
如今，生产和市场对茶树品种的需求日趋多元化。高产、稳产、抗病、适应性强，是一个茶树好品种的基本修养。除此以外，人们还有更大的期望：茶叶能不能有更多香气变化？能不能具有更强的保健功效？能不能更适合机械化采收？能不能为新式茶饮量身定制专用品种？
显然，要实现这样的育种目标，光靠传统育种手段，难免力所不逮。茶树全基因组研究成果，为更快更精准地选育更好的品种，提供了一把新“钥匙”。
这把“钥匙”，赋予了育种家“未卜先知”的能力。过去，一份材料好不好，是骡子是马，总要拉出来遛遛，将成千上万份资源种到田间，年复一年地观察其表现。今后，当它还是幼苗甚至种子的时候，育种家在实验室里用机器轻轻一扫，就能提前知道其中是否有我们所需要的基因，预测其田间表现，大大提高筛选效率。
更进一步，在不太遥远的未来世界，茶树育种家将变身“工业设计师”。他们只要坐在电脑前，通过基因组大数据、人工智能等手段，就可以像设计一件工业产品一样，把最好的基因聚合在一起，把不好的基因剔除在外，设计出任意我们所需要的茶树新品种。
“过去，由于对茶树遗传规律缺乏系统性认知，茶树育种停留在‘1.0’（农家育种）和‘2.0’（基于经验的杂交育种）时代。”孔维龙说，随着更多的茶树遗传密码得以解析，茶树育种将加快进入以全基因组选择育种为代表的“3.0”时代，以及整合基因组大数据与人工智能技术的“4.0”时代。
“我们诚邀全球同仁，以茶树基因组研究为钥匙，以福建省茶种质资源圃为创新平台，深入开展协同创新，共绘茶科技蓝图，努力开创我国茶学研究更为广阔的新天地。”福建省农业科学院院长余文权说。
