摘要
高香品种选育是茶树品质育种的重要方向之一，对提高茶叶品质和经济效益具有重要意义。香气组分作为茶叶重要的品质构成，不仅是饮茶时愉悦感官体验的物质基础，而且在茶树响应逆境胁迫方面发挥着重要作用。解析茶树相关香气性状的分子遗传机制，发掘控制香气化合物代谢和积累的关键基因，有助于丰富茶叶香气化学和茶树品种改良的理论基础，进而加快高香茶树品种的选育。本研究采用顶空固相微萃取（Headspace solid-phase microextraction, HS-SPME）结合气相色谱-飞行时间质谱（Gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry, GC-TOF-MS）技术，在分析和优化茶叶香气组分萃取条件和茶鲜叶固样方法的基础上，对高香品种‘黄旦’和‘金萱’及其杂交F1群体的香气物质代谢谱、主要的差异香气化合物及其遗传变异进行了研究，并利用混池转录组测序（Bulked Segregant RNA- Seq, BSR-Seq）技术，挖掘与萜烯类化合物相关的候选基因。研究结果如下： 1. 在60℃、70℃、80℃和90℃等4个温度条件下，比较HS-SPME对茶叶香气组分的萃取效果。结果表明，随着萃取温度的提高，检测到的香气组分总峰面积逐渐增加，但在80℃时检测到的香气化合物种类最为丰富，且大部分代表性香气化合物的相对含量较高。在此基础上，对‘黄旦’、‘黄奇’、‘福鼎大白茶’和‘尖波黄13号’等4个茶树品种的真空冷冻、微波和热风固样以及绿茶样品进行香气组分分析，在全部样品中共检测到341个化合物，初步鉴定出95个，其中香叶醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇和青叶醇等44个化合物为共有香气成分，以烯类最多，其后为醇类、酯类、酮类和醛类等。主成分分析、相关性分析和聚类分析结果显示，固样方法对茶叶香气组分的影响较大，真空冷冻样品明显区别于其他样品，而热风和绿茶样品则比较相似。从检测到的香气化合物数量和相对含量来看，真空冷冻固样保留了较多的香气化合物，能相对真实地呈现茶鲜叶中的香气组分，因此可作为大批量茶鲜叶内源香气化合物研究时较优的固样方法。 2. 采用 HS-SPME/GC-TOF-MS 技术对‘黄旦’和‘金萱’及其 148 个F1杂交子代的香气组分进行检测，并筛选主要的差异香气化合物进行遗传变异分析。结果表明，在两个亲本中都检测和初步鉴定出127个香气化合物，而在F1群体中为130个，亲本和F1子代共有的香气化合物为124个。基于共有的香气化合物进行聚类分析，可以将亲本和F1子代划分为3个类群，其中类群Ⅰ只包含母本‘黄旦’和1个子代，类群体Ⅱ包含父本‘金萱’和73个F1子代，类群Ⅲ包含74个F1子代。皮尔逊相关性分析显示，共有59对香气化合物之间呈显著相关（相关性系数≥0.8），可以形成16个相关性网络，其中萜烯类网络包括的香气化合物最多。比较两个亲本的香气化合物差异，发现母本‘黄旦’的主要香气化合物种类以萜烯类为主，而父本‘金萱’以脂肪酸类为主；同时，母本‘黄旦’的香叶醇、柠檬烯和橙花叔醇等 23 个香气化合物相对含量较高，而父本‘金萱’的青叶醇、乙酸叶醇酯和丁酸叶醇酯等11个香气化合物相对含量较高。分析20个亲本间主要差异香气化合物在F1群体中的遗传变异，结果表明，全部香气化合物在F1子代中都表现为连续变异数量性状特征，其相对含量的变异系数为28.1%（壬醇）～95.2%（橙花醇），其中橙花叔醇的多样性指数最低（H''=1.39），而己醇则最高（H''=2.04）。 3. 针对2个代表性的亲本差异香气化合物香叶醇和柠檬烯，分别筛选相对含量高/低极端表型F1子代构建混池进行BSR-Seq分析，结果发现与香叶醇相关SNP位点有263个，包含53个候选基因，而与柠檬烯相关的SNP位点有737个，包含134个候选基因。同时，通过亲本和F1子代混池的差异表达基因分析和qRT-PCR验证，筛选到6个萜烯类化合物相关的重要候选基因，包括参与萜烯类生物合成的单萜合成酶基因CSS0025755和CSS0045875、倍半萜合成酶基因 CSS0006343、单萜/倍半萜合成酶基因 CSS0013839 ，参与柠檬烯降解相关基因CSS0049086，以及具有β-葡萄糖苷酶活性相关基因CSS0003115。这些基因可作为主要的目标基因进行后续的功能验证、功能标记开发和辅助育种等研究。
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