陈志辉，林郑和，游小妹，钟秋生，单睿阳，陈常颂*，余文权

(1.福建省农业科学院茶叶研究所/国家茶树改良中心福建分中心，福建 福州 350013；2.福建省农业科学院，福建 福州 350002)

黄白化茶树品种是近几年茶树良种推广的热点之一。黄白化茶树品种由于叶色金黄，观赏性强，特别是制作绿茶外观漂亮，冲泡后叶底金黄透亮，十分吸引消费者。黄白化茶树品种不仅外观好看，且内质优异，氨基酸含量较高而茶多酚含量较低[1-3]，适合制作名优绿茶。早期黄白化品种是一种自然突变经人工单株无性扦插培育而成的一类品种[4-6]，如‘白叶1号’(安吉白茶)[7]、‘黄金芽’[8-9]及‘千年雪’[10]等品种。后期部分育种者以自然突变品种为亲本通过杂交技术选育出一批新的黄白化品种[4]。当前推广应用较多的黄白化品种主要是浙江省选育的系列黄白化品种[4-6]。福建省在黄白化品种选育方面起步很早，90年代初就开始利用黄化品种‘白鸡冠’(Camelliasinensiscv. Baijiguan)进行杂交育种，也选育出了一系列黄白化品系，由于示范推广力度不够，种植面积都不大。白鸡冠为武夷山四大名丛之一，叶色金黄，黄化持续时间长，由于其叶色性状可遗传，成为茶树遗传育种的重要亲本，也是研究茶树叶色性状调控机理的重要材料[11-12]。目前白鸡冠叶色性状的调控机制仍未清楚[11-12]，相关的研究文献也较少。本研究以白鸡冠为材料，研究其叶色性状的遗传特性，为进一步探索叶色调控机理提供研究基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

茶树品种白鸡冠及其自然杂交后代(F1、F2代)、安吉白茶及其自然杂交后代(F1代)、安吉黄茶(地方种质)及其自然杂交后代(F1代)。种植地点：寿宁试验点(海拔890 m，北纬:27°24′49.53″，东经:119°33′13.76″)、福安试验点(海拔60 m，北纬:27°12′54.94″，东经:119°34′36.69″)、安溪试验点(海拔880 m，北纬:24°56′36.44″，东经:117°55′26.34″)。

1.2 试验方法

1.2.1 叶色性状观察与数据分析 2010年秋季，在福安试验点分别从白鸡冠、安吉白茶、安吉黄茶的茶树上采收F1代自然杂交种子(茶树为异花授粉植物)，并于2011年春季在福安试验点分别播种，2012年春季在田间通过肉眼观察茶苗的叶色性状，统计不同叶色茶苗的数量。

2011年秋季从武夷山及福安试验点分别采摘白鸡冠(母本)F1代自然杂交种子，2012年春季在福安试验点播种，2013年春季在田间观察每个单株新梢的叶色性状，试验对F1代群体叶色性状的稳定性进行多年观察。数据分析方法采用t检验方法。

2013年秋季花期在福安试验点，对‘铁观音’(母本)和白鸡冠(父本)进行人工授粉，2014年秋季获得人工杂交种子(F1代)，2015年春季在福安试验点播种后获得人工杂交群体，2016年春季观察叶色性状，数据分析方法采用t检验方法。

2015年秋季，福安试验点，从白鸡冠自然杂交F1代黄化单株中，选出3株颜色最黄的单株，和3株最不黄的单株，分别与其他绿色品种自然杂交，采摘各自的杂交种子(F2代)，分别种植并观察叶色性状。

1.2.2 温度对叶色性状的影响 2017～2018年，分别在寿宁试验点、福安试验点和安溪试验点观察白鸡冠叶色性状，通过采摘不同试验点新鲜枝条或拍照记录，对比观察叶色差异。寿宁试验点建于2013年10月，种植有白鸡冠及其后代选育的新品系，种植方式为双行双株，3次重复。安溪区试点建于2013年3月，种植有白鸡冠及其后代选育的新品系，种植方式为双行双株种植，3次重复。

2017～2018年，在福安试验点观察白鸡冠不同季节叶色性状，拍照记录每个季节叶色状况，通过比对照片发现不同季节的叶色差异，由于不同季节叶色差异很明显，通过经验也可判断。

1.2.3 叶色返绿观察 2016～2017年，福安试验点，从春季白鸡冠萌芽开始观察，直到成长为成熟的长枝条。选取5个健壮的芽头作为观察对象，每4天观察一次，并拍照记录叶色变化过程。

2016～2017年，福安试验点，春季白鸡冠新芽萌发时，在试验地中选3行(每行6 m长)5年生白鸡冠茶树作为试验材料，每行从中间分成两段，一半进行遮阴处理，采用遮阳率为70%的遮阳网遮盖，另一半作为对照，露天生长。试验进行15 d后，观察处理与对照叶色的差异。

1.2.4 冻害观察 2016-2017年，福安试验点和寿宁试验点，在春季萌芽后观察白鸡冠及黄化新品系新梢叶片冻害情况。在同一茶园中观察黄化品种与绿色品种受冻害情况，及在不同海拔高度试验点对比黄化品种受冻害情况。

2 结果与分析

2.1 白鸡冠与安吉白茶、安吉黄茶的遗传特性不同

白鸡冠、安吉白茶、安吉黄茶为母本的F1代自然杂交种子，分别播种后叶色性状出现分离(表1)。试验结果发现，在85个安吉白茶F1代单株中出现1株叶色与安吉白茶相似的单株，在48个安吉黄茶F1代单株中也出现1株叶色与母本安吉黄茶相似的单株，而在50个白鸡冠F1代单株中出现23株叶色与母本白鸡冠相似的单株。从以上结果可以判断白鸡冠的叶色性状容易遗传给下一代，而安吉白茶和安吉黄茶很难遗传给下一代。

2.2 显性单基因控制白鸡冠叶色性状

2013年春季，在福安试验点观察采自福安及武夷山的白鸡冠F1代自然杂交后代的叶色遗传规律。种子发芽后可明显观察到茶苗之间叶色的差异，但萌发期叶色不稳定，容易随着生长阶段的变化而改变。第2年观察春梢叶色性状(表2)，发现来自武夷山的白鸡冠自然杂交F1代，黄色：绿色为0.92∶1，福安试验点的白鸡冠F1代，黄色：绿色为0.94∶1，通过t检验，p<0.01，符合1∶1分离。试验继续对F1代群体叶色性状的稳定性进行多年观察，发现叶色性状表现稳定，每年春季新梢叶色不会随着树龄的增长而改变。

表1 安吉白茶、安吉黄茶、白鸡冠叶色性状F1代遗传率

表2 白鸡冠(♀)自然杂交F1代叶色性状分离规律

白鸡冠为父本与铁观音为母本人工杂交F1代群体叶色性状出现分离情况(表3)，在18个单株中8个单株叶色为黄色，10个单株为绿色，黄绿比为0.8∶1，叶色符合1∶1分离。同时经过多年观察发现，每年春季新梢叶色性状不会随着树龄的增长而改变。

表3 白鸡冠(♂)与铁观音(♀)人工杂交F1代叶色性状分离规律

从以上试验结果判断，白鸡冠不管作为母本或者父本，与其它绿色品种杂交F1代都出现1∶1分离，说明白鸡冠叶色性状受显性单基因控制，该黄化性状为显性突变，基因位点为杂合型(aA)。

2.3 白鸡冠叶色性状在世代间稳定遗传

白鸡冠F1代黄化单株间出现不同程度的黄化差异(图1)，有些单株叶色比母本更黄，而有些比母本弱。上面试验已知黄色性状受显性单基因控制，出现不同的黄化差异可能与不同单株的遗传背景有关。为了证实该推测，试验从F1代黄化单株中，选出3株颜色最黄的单株，和3株最不黄的单株，分别与其他绿色品种自然杂交(F2代)，观察F2代叶色性状的变化。结果发现，6个单株的后代都出现1∶1的叶色分离，同时3个颜色最黄的单株和3个最不黄的单株后代中都出现不同黄化程度的单株。其中颜色最黄的单株后代中也出现不很黄的后代，最不黄的单株后代中也出现了颜色很黄的单株，两组间并没有明显差别。实验结果说明只要基因组中携带有黄化基因，植株就展现出黄化表型，而植株的遗传背景对黄化程度有一定影响，同时黄化性状能够在世代间稳定遗传。

图1 白鸡冠F1代黄化单株中出现不同程度的黄化差异Fig.1 Variations of leaf yellowing on individual F1 Baijiguan注：a为绿色品种，b-d为白鸡冠F1代中不同黄化程度的单株。

2.4 白鸡冠叶色受环境温度的影响

白鸡冠叶色随着海拔的提高而改变(图2)。以距离很近但海拔差异很大的两个试验点(寿宁试验点和福安试验点)为观察对象，寿宁试验点3～4月日均温度比福安试验点低6℃左右(温度数据来源于当地气相局，下同)。以春季新稍为例，种植在寿宁试验点的白鸡冠，新梢叶色比种植在福安试验点的要更加的金黄(图2)。其它季节也是高海拔的比低海拔的更黄。而种植在更南部的安溪试验点(海拔880 m)，也出现相同的现象，叶色比靠北部的福安试验点(海拔60 m)颜色更黄(图2)，安溪试验点3～4月日均温度比福安试验点低4℃左右。

图2 不同海拔高度对白鸡冠叶色性状的影响Fig.2 Effect of altitude on leaf color of Baijiguan注：a为安溪试验点，b为寿宁试验点，c为福安试验点

白鸡冠新梢叶色黄化程度随季节的变化而变化(图3)。以每个季节萌发的新梢为观察对象，春季新梢叶色是四季中最鲜黄的季节，然后随着温度的提高，后续新发的芽梢叶色逐渐往黄绿色发展，温度越高叶色越不黄，到夏季时达到顶点，而后随着温度下降，新梢叶色又从黄绿色往金黄色发展，到深秋时新萌发的芽梢叶色基本与春季一样鲜黄，入冬后茶树停止生长，由于没有新叶长出，上一轮的秋梢叶片逐步成熟，叶色也慢慢转绿，但转绿的速度比其它季节更缓慢(图3)。

图3 不同季节白鸡冠新梢叶色变化Fig.3 Seasonal changes on color of new shoots of Baijiguan注：a为春梢，b为夏梢，c为秋梢，d为冬梢

从以上对白鸡冠在不同海拔和不同季节叶色性状的观察，发现白鸡冠叶色黄化程度主要受温度的影响，生长环境的温度越低叶色越黄。

2.5 叶色返绿

黄、白化变异的茶树品种，随着叶龄的增长叶色都会逐渐返绿，否则这种变异由于不能进行光合作用在自然界中无法生存。不仅黄、白化品种如此，发现‘紫娟’等紫色品种也会出现返绿现象。白鸡冠也一样，以春季为例，新梢刚萌芽时，芽色金黄，随着芽梢的生长，从顶芽往下，叶色逐渐地转绿，越往下叶色越绿(图4)，而老叶的颜色接近其它绿色品种，呈浅绿色。白鸡冠叶色返绿过程不是整片叶子同时转绿，而是随着叶龄的增加，叶色从叶子中部往两边及从叶柄往叶尖逐渐变绿，当绿色蔓延至叶齿时停止，所以绝大部分老叶的叶齿(特别是叶尖部分的叶齿)仍为黄白色。

图4 白鸡冠枝条叶色返绿变化过程Fig.4 Returning to green of Baijiguan tea leaves

遮阴处理对白鸡冠叶色转绿有较大的影响，试验发现不管是春季还是夏秋季，用遮阳网遮阴之后，芽梢叶色明显比没有遮阴的对照显得更绿，但仍比绿色品种黄，说明光照强弱会影响白鸡冠叶色性状，弱光照有助于叶色返绿。但遮阴转绿并不是白鸡冠特有的现象，在一般绿色品种中也是普遍存在，所以制作抹茶的鲜叶原料，在采摘前都要通过遮阴处理。

2.6 白鸡冠抗寒性差

虽然温度越低白鸡冠叶色越黄，鲜叶外观越漂亮，但低温易造成叶子冻害，主要是新梢的黄化叶子边缘出现冻伤(图5)，而返绿叶片不受影响。在相同的茶园里，白鸡冠比一般绿色品种更容易受冻害。同纬度地区，种在高海拔位置比低海拔位置的白鸡冠受冻害更严重，甚至影响成活率(表4)。寿宁试验点海拔890 m，种植后第1年成活率比对照种‘福鼎大白茶’低将近一半甚至更多(表4)，即使种植成活后，还会陆续出现死亡，有些品系到第3年后成活率甚至低至10%(表4)。所以在引种白鸡冠系列品种(系)时必须考虑到当地气候是否适合种植。同时白鸡冠系列品种整体的抗逆性比一般品种差，新梢越黄抗逆性越弱，容易发生光损伤及热、旱害。

图5 白鸡冠枝梢叶片受冻害情况Fig.5 Freeze injury on Baijiguan tea leaves注：a、b为春季受冻害叶片，c为冬季受冻害叶片

表4 黄化品种不同海拔高度种植存活率

3 讨论

已有研究认为白鸡冠叶色性状受多基因调控，属于数量性状[11]，且叶色性状和氨基酸性状高度关联，都定位到多个QTLs，且有同一个主效QTL位点[11]。但本研究发现白鸡冠叶色受显性单基因控制，与已有研究结论不同[11]，这可能与叶色性状的统计方式不同有关。本研究叶色只分为黄色和绿色两种，通过多年的田间观察发现两种叶色在田间差异明显，我们认为这种统计方式更为合理。对比王琳[11]的研究结果，推断其定位的主效QTL位点很可能就是调控白鸡冠叶色性状的显性单基因位点。

本研究发现安吉白茶和安吉黄茶的遗传机理与白鸡冠不同。安吉白茶、安吉黄茶的叶色性状在F1代中有极低的遗传率(1.18%、2.08%)(表1)，初步判断其叶色性状可能受隐性单基因控制或者多基因控制。假设安吉白茶、安吉黄茶叶色性状受隐性单基因调控(aa)，则F1代杂交种子基因型为aA，显示绿色。已有研究表明茶树存在很低的自交结实率，如果出现1%～2%的自交率，那么自交种子的基因型均为aa，呈现母本的颜色，这与安吉白茶、安吉黄茶F1代中分别出现1株白化和1株黄化(表1)的情况相吻合，说明安吉白茶和安吉黄茶的叶色性状极有可能受隐性单基因控制。该推断可进一步在后续的F2代中进行验证，即让F1代单株互相杂交(aA×aA)，在F2代中产生1/4的aa基因型，如果F2代中出现1/4的单株为白色或黄色，说明推断正确。

白鸡冠叶色随着叶龄增长逐渐转绿，最后叶色接近其它绿色品种，说明叶绿素的合成途径并没有破坏，只是合成的速度变慢、转绿时间拉长。本研究发现环境温度对白鸡冠叶绿素合成速度有影响，温度越低合成越慢，叶色越黄，反之温度越高合成越快，返绿的越快，所以夏季叶色最绿。而在秋季观察叶色返绿现象时发现，持续低温甚至造成叶色无法返绿，叶绿素合成被完全抑制，如早秋黄化新梢会逐渐的返绿，而晚秋萌发的新梢转绿速度极其缓慢，随着后期温度持续下降，叶绿素合成停止，少数叶片整个冬季呈黄白色，直到第二年春季也不返绿(图5)。当然还有另一种可能是白鸡冠叶绿体结构发育不完整而影响叶绿素合成，需要在叶片发育过程中逐渐修复叶绿体结构，而温度影响修复速度。这个现象在其它黄白化茶树品种中已有发现，李素芳等用透射电镜观察安吉白茶发现，在白化过程中，叶绿体不断退化，内部出现大量囊状空泡, 直至叶绿体彻底解体，而在转绿过程中，叶绿体结构迅速重建[13-14]。成浩等发现安吉白茶白化期叶绿体膜结构发育发生障碍，叶绿体结构解体，及色素蛋白复合体消失[15]。黄金芽黄化期叶片，叶绿体内类囊体和基粒形成受阻[16]。低温抑制‘小雪芽’叶片白色体向叶绿体发育，白色体内无类囊体和基粒的堆叠，从而影响叶绿素和类胡萝卜素等色素的生物合成，进而导致叶片白化[17]。‘中黄1号’黄化期叶绿体发育出现障碍，存在类囊体但没有基粒片层结构[18]。透射电镜观察白鸡冠黄化叶片细胞结构，发现叶绿体内也出现大量囊状空泡，类囊体和基粒发育不全，转绿后叶绿体基本恢复正常，而环境温度影响恢复速度。以上情况说明白鸡冠黄化性状受温度影响，属于温度敏感型。

黄白化茶树品种主要分为光照敏感型和温度敏感型[4-6]，代表性品种有安吉白茶(温度敏感型)[7]和黄金芽(光照敏感型)[8-9]。已有研究认为白鸡冠属于光照敏感型[11-12]，光照越强叶色越黄。白鸡冠叶色性状到底属于光照敏感型还是温度敏感型？通过我们多年的观察，白鸡冠叶色在春秋两季都比夏季更黄，而夏季的光照强度是最强的，叶色却是最绿，所以与已有的研究结论正好相反[11-12]。本研究从白鸡冠叶色一年四季的变化，及海拔高度对叶色的影响，得出温度越低叶色越黄，所以认为白鸡冠属于温度敏感型。遮阴能促进茶树叶片转绿，是所有茶树品种共有的特性。弱光照能促进茶树叶绿素合成，这可能是植物进化过程中的一种补偿现象，在弱光条件下，通过提高叶绿素的含量，增强光合效率，有利于植物在逆境条件下生长。白鸡冠在遮阴和不遮阴条件下叶色差异极为明显[11-12]，说明光照强度对白鸡冠叶色有显著影响，属于光照敏感型，但却无法解释白鸡冠夏季新梢叶色比春、秋两季绿，所以推断白鸡冠叶色可能是受温度和光照共同调控。夏季光照强度是一年中最强，但温度也最高，而温度的上升有助于提高白鸡冠叶绿素的合成速度，使叶片中的叶绿素含量提高。由此推测白鸡冠属于温敏和光敏复合型，而其它黄色品种，如黄金芽、中黄1号等也有类似现象，可能也属于温敏和光敏复合型品种。

白鸡冠与安吉白茶对温度的敏感度不同。安吉白茶的突变性状对温度更为敏感，春季新梢萌发期环境温度超过20～22℃就不显白[14-15]，是一个质变的过程，推断突变基因在20～22℃以上能恢复正常表达，所以安吉白茶在福建种植很难出现白化性状，且安吉白茶的温度效应仅仅发生在春季新梢一芽二叶期前后，约两周白化期后，当环境温度高于16～18℃时，叶片开始复绿[14-15]。而白鸡冠黄化性状随温度变化而变化，是一个量变过程，在茶树生长温度范围内，温度越低叶色越接近白色(高海拔低温茶区)，温度升高后，逐渐向黄白色、黄色、黄绿色改变，温度达到最高时逐渐接近绿色(夏季高温时期)。