可以從生物技術(shù)對(duì)茶葉發(fā)展、為茶葉生產(chǎn)的了展帶來(lái)什么進(jìn)行研究，有助于茶農(nóng)增收。 一、生物技術(shù)對(duì)于茶葉生產(chǎn)發(fā)展的意義
優(yōu)良品種是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生存與發(fā)展的根本基礎(chǔ)
20世紀(jì)即將過(guò)去，新的一個(gè)世紀(jì)正在向我們招手。在這世紀(jì)之交的時(shí)刻，回顧本世紀(jì)全球農(nóng)業(yè)的發(fā)展過(guò)歷程，可以看到，自二次大戰(zhàn)以來(lái)，農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了機(jī)械化、化學(xué)化和良種化三次發(fā)展浪潮，使得在許多國(guó)家，農(nóng)業(yè)已經(jīng)由低生產(chǎn)力、低科技水平、低產(chǎn)出的的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)邁入了以生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)化、生產(chǎn)工具機(jī)械化和生產(chǎn)組織社會(huì)化為特征的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。因此，在即將到來(lái)的新世紀(jì)中，擺在中國(guó)及至全球茶葉持業(yè)面前的艱巨任務(wù)就是奮起直追，使茶葉生產(chǎn)能夠盡快邁入現(xiàn)代化行列。
全世界目前約有58個(gè)產(chǎn)茶國(guó)家，但其中只有十幾個(gè)國(guó)家的茶園年產(chǎn)量能超過(guò)1500公斤/公頃。在約2，500，000公頃的茶園中，許多是生產(chǎn)力較低的老茶園，不僅產(chǎn)量低，品質(zhì)也較差。例如中國(guó)擁有大約110萬(wàn)公頃茶園，約占全世界茶園總數(shù)的40%，但其中可能只有不到25%的茶園栽種的是經(jīng)過(guò)改良的無(wú)性系品種，其它多數(shù)茶園種植的仍是參差不齊的群體種，其生產(chǎn)力均在不斷地下降。因此中國(guó)茶園的平均產(chǎn)量只有大約500~600公斤/公頃，比世界平均低很多。茶葉生產(chǎn)的這種低產(chǎn)率低品質(zhì)使生產(chǎn)成本增加，經(jīng)濟(jì)效益降低，阻礙了茶葉生產(chǎn)的繼續(xù)發(fā)展。除此之外，大量使用化學(xué)農(nóng)藥抵御病蟲害不僅污染環(huán)境，也增加了生產(chǎn)的成本。如每年因蟲害造成的損失可能達(dá)到總產(chǎn)出的10%~30%，也就是說(shuō)，蟲害有可能使每畝茶園每年減少30~90元的凈利潤(rùn)。而進(jìn)行蟲害防治，每畝茶園每年又投入60~90元的農(nóng)藥與勞力。如果培育出抗蟲品種來(lái)更新茶園，則這些損失與投入都可能轉(zhuǎn)化為利潤(rùn)，使收入提高90~180元/畝/年。在產(chǎn)量方面也是如此，每增加10%的產(chǎn)量就有可能使每畝茶園的凈利潤(rùn)至少提高30~5元。至于優(yōu)質(zhì)品種對(duì)于生產(chǎn)效益的促進(jìn)更是有目共睹。所有這些都說(shuō)明，用更好的品種有更高的產(chǎn)量、更好的品質(zhì)、更強(qiáng)的抗病蟲性能和抗逆性能的品種來(lái)更新茶園，是使茶葉生產(chǎn)擺脫低迷、獲得長(zhǎng)足發(fā)展的事半功倍聽根本方法。
生物技術(shù)是使茶樹育種擺脫困境的一條新途徑
然而，茶樹育種研究的現(xiàn)狀卻不能令人十分滿意，常規(guī)育種方法在茶樹上應(yīng)用趕來(lái)存在困難，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且效率很低。這主要是由于茶樹的特殊情況所導(dǎo)致的。首先，茶樹是多年生植物，生育周期太長(zhǎng)。比如對(duì)于水稻來(lái)說(shuō)，一年可以繁育兩至三季，而茶樹卻需要4~5年來(lái)讓一株扦插苗長(zhǎng)大。因而在育種過(guò)程中，水稻育種研究半年就可以完成的工作在茶樹上就可能需要4~5年。其次，茶樹的結(jié)實(shí)率太低，只有3~15%，茶樹又自交不結(jié)實(shí)，得不到純系，使其它植物中常用的雜交育種方法在茶樹上幾乎失去用武之地，這些都使常規(guī)育種方法不能很好地用于茶樹育種研究。億以茶樹育種至今仍以單株選育為主，阻礙了茶樹育種研究進(jìn)展。
植物生物技術(shù)的發(fā)展為茶樹育種擺脫困境提供了另一種解決途徑。生物技術(shù)是新近發(fā)展起來(lái)的生命科學(xué)，包括了許多的他支。從之義上說(shuō)，生物技術(shù)包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、微生物工程和生物化學(xué)工程等分支學(xué)科。而狹義的植物生物技術(shù)可以從其研究對(duì)象上分為三個(gè)層次，即分子水平上的植物基因工程技術(shù)，包括基因的克隆和基因的轉(zhuǎn)移；細(xì)胞及亞細(xì)胞水平上的植物細(xì)胞工程技術(shù)，包括突變細(xì)胞系的篩選、原生質(zhì)體融合與體細(xì)胞雜交、植物細(xì)胞有大量培養(yǎng)與次生代謝物的生產(chǎn)等等；以及器官水平上的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，包括花藥培養(yǎng)與單倍育種、胚培養(yǎng)與胚挽救、快束繁殖與人工種子技術(shù)和室內(nèi)種質(zhì)保存等等。
植物生物技術(shù)可以創(chuàng)造具有新性狀的茶樹新品種，也可以用于設(shè)法將兩個(gè)品種的優(yōu)良特性結(jié)合在一起，或?qū)⑵渌鼇?lái)源的新遺傳特性導(dǎo)入茶樹。例如，我們可以運(yùn)用基因工程技術(shù)將抗蟲基因轉(zhuǎn)入茶樹之中，使茶樹自身具有抵抗蟲害的能力，以減少每年因蟲害造成的損失和施用農(nóng)藥的巨大開支。在棉花等作物中，已經(jīng)通過(guò)生物技術(shù)方法育成了巨大開支。在棉花等作物中，已經(jīng)通過(guò)生物技術(shù)方法育成了這類抗蟲品種，媽得了很好的效益。又如，在深入了解了茶樹次生代謝機(jī)制的基礎(chǔ)上，可以用基因工和工程技術(shù)對(duì)茶樹進(jìn)行遺傳操作，針對(duì)不同茶類部育出不同的適制品種。采用生物技術(shù)，可以在大縮短育種的周期，因?yàn)樯锛夹g(shù)與常規(guī)技術(shù)的不同之處在于操作象的不同，生物技術(shù)面對(duì)的是單個(gè)細(xì)胞，而常規(guī)技術(shù)的實(shí)施要在整株的水平上進(jìn)行曲。細(xì)胞可以在幾周、幾個(gè)月內(nèi)繁殖多代，而茶樹卻卻需幾的睥時(shí)間來(lái)長(zhǎng)大。細(xì)胞培養(yǎng)沒(méi)有季節(jié)的限制，不會(huì)場(chǎng)因等待開花等待發(fā)芽而耗費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間，同時(shí)，它們對(duì)空間的要求也有很大差異一毫升的培養(yǎng)液就可以培養(yǎng)幾萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，而種植必萬(wàn)株茶樹就可能需要一公頃的土地，其次，對(duì)大批量的細(xì)胞進(jìn)行篩選、誘變等處理也比對(duì)大片的茶樹進(jìn)行處理容易得多。如果茶樹生物技術(shù)研究媽取得突破，并與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，可使茶樹育種研究效率更快，取得真正突破性的進(jìn)展，培育出新一代的茶樹品種。
二、生物技術(shù)可以為茶葉生產(chǎn)的了展帶來(lái)什么
加速茶樹新品種的培育與推廣
培育與推廣茶樹新品種的困難之一就是速度太慢。一個(gè)茶樹新品種的培育可能會(huì)耗時(shí)二三十年或更久，這就使得用培育新品種的方法來(lái)解決生產(chǎn)成為一種難題。這一困難可以采用一種稱為快速無(wú)性繁殖，或微繁殖的技術(shù)來(lái)加以克服。這種微繁殖技術(shù)實(shí)際情況際就是在人工無(wú)菌條件下的微型扦插技術(shù)。這種方法的最大特點(diǎn)，就是可以用盡可能少的植物材料，在有限的時(shí)間內(nèi)獲得大量的植株。比如說(shuō)，用一個(gè)插穗或芽頭，在一年或兩年的時(shí)間內(nèi)，繁殖出成千上萬(wàn)株茶苗來(lái)。
與常規(guī)扦插繁殖方法不同的是，微繁殖不是將插穗扦插在泥土中，而是插在培養(yǎng)材料上進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)基中含有各種各樣的礦質(zhì)元素和有機(jī)添加物以滿足生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需要，并添加了各種激素來(lái)調(diào)節(jié)培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。在培養(yǎng)基上，最初的芽會(huì)先萌發(fā)成一個(gè)枝條，然后在其基部又會(huì)不斷有新的芽形成。這樣大約經(jīng)過(guò)1~2月，從一個(gè)芽頭上會(huì)形成有十多個(gè)芽頭的叢生芽。然后再將它們分離開來(lái)，每一個(gè)芽頭都可用作新的培養(yǎng)起始物，來(lái)誘導(dǎo)新一輪的芽增殖。這樣不斷重復(fù)的培養(yǎng)，可以在一年內(nèi)用20平方米的培養(yǎng)室生產(chǎn)出上百萬(wàn)的小植株來(lái)。
微繁殖技術(shù)的一個(gè)培養(yǎng)周期只需1~2個(gè)月，且每個(gè)培養(yǎng)體在一個(gè)周期都能繁殖幾倍至幾十倍，所以它的繁殖效率大大高于一般的常規(guī)繁殖方法。但它因?yàn)樾韬挠么罅康呐囵B(yǎng)基并且是在人工條件下，所以微繁殖的成本比起常規(guī)扦插方法來(lái)要高一些。目前主要用于繁殖一些經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的觀賞植物和園藝作物，以及一些難以繁殖或繁殖速度極低的植物，比如蘭花。
在茶葉生產(chǎn)上，雖然目前常用的扦插繁殖方法要占用大量的土地為母本園和苗輔，但扦插繁殖的成本仍然較低，因此微繁殖技術(shù)替代生產(chǎn)上的常規(guī)繁殖方法在經(jīng)濟(jì)上可能仍然不很合算。但扦插繁殖方法的繁殖率較低，因此如果需要繁殖的材料其母本很少，就會(huì)需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能繁殖到一定的規(guī)模，常規(guī)方法的缺瞇就暴露出來(lái)了。
在某些情況下，植物的原始材料可能是非常非常之少的。比如，剛用某種育種方法得到了一個(gè)具有新的遺傳性狀的植株，如果是單株選育，可能得到的材料只有一株茶樹；如果是基因工程，得到的可能只是一株試管苗，這時(shí)急需的是迅速擴(kuò)大群體以便進(jìn)一步深入研究，使其能發(fā)展成為一個(gè)新的品種。又如，一個(gè)新的品種剛育成，這時(shí)需要快速繁殖至一定的規(guī)模，以便于早日應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。在這些情況下，微繁殖技術(shù)就可以大顯身手了。
為便于分析，假設(shè)在極端情況下可用于繁殖的起始材料只是一個(gè)插穗。在這種情況下，用常規(guī)方法進(jìn)行繁殖需要1~2年使其長(zhǎng)成一株小茶樹，再茶3左右的時(shí)培育成為母本茶樹。這時(shí)從這株茶樹大約可以得到60~70個(gè)扦穗用于扦插。經(jīng)過(guò)又一年扦穗萌發(fā)成小苗，移栽后又需3~4年長(zhǎng)成茶樹以便進(jìn)一步扦插。然后從這些茶樹上，大約可以得到4000~5000個(gè)插穗用于又一輪的扦插。為得到4000~5000株苗，可能需要8~10年的時(shí)間。
但如果采用微繁殖技術(shù)，1~2個(gè)月的時(shí)間就能形成一株無(wú)菌苗，再用1~2月的時(shí)間就能得到一瓶叢生苗。經(jīng)過(guò)不斷的繼代培養(yǎng)，只需2年左右的時(shí)間就能得到4000~5000株植株。因此使用微繁殖技術(shù)可以加速育種研究中珍稀材料的增殖過(guò)程，使改良品種可以提早6~7年投入生產(chǎn)，加速優(yōu)良無(wú)性系的推廣進(jìn)程。
任何一項(xiàng)技術(shù)的成本都取決于它能否實(shí)用。在通過(guò)情況下，可用于繁殖的茶樹枝條幾乎沒(méi)有限制，而一株插穗繁殖的小苗的價(jià)格可能只有0.1元左右，因此采用微繁殖方法來(lái)繁殖茶要也許并不經(jīng)濟(jì)。但在類似上述的特殊情況下，由于可用于繁殖的起始材料太少而使繁殖一定規(guī)模種群的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，采用微繁殖技術(shù)就可以節(jié)省下寶貴的數(shù)年時(shí)間。那么微繁殖所帶來(lái)的成本升高可能只需1~2年的生產(chǎn)利潤(rùn)就可補(bǔ)償。
微繁殖是茶樹生物技術(shù)中吸引了最多的注意力。起步最早，取得的成就也最大的一個(gè)方面。根椐我們已有的知識(shí)，對(duì)一優(yōu)異的茶樹無(wú)性系利用微繁殖技術(shù)進(jìn)行快速繁殖已經(jīng)成為可能。雖然在茶葉生產(chǎn)中，由于成本較高，目前微繁殖技技術(shù)尚未成為茶樹繁殖的主要方法。
