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AI茶树育种技术:以黄化性状预测为例
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作者 徐歆 李亚奇 +4 位作者 杨亦扬 徐琪 钱雪飞 马春雷 梅菊芬 《茶叶科学》 北大核心 2025年第3期393-401,共9页
茶树作为重要经济作物,其品质改良是育种的核心目标。针对传统茶树育种周期长(≥2年)、表型鉴定效率低等问题,以黄化茶树品种‘安吉黄叶’自然杂交的90个子代为材料,整合40326个核心单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP... 茶树作为重要经济作物,其品质改良是育种的核心目标。针对传统茶树育种周期长(≥2年)、表型鉴定效率低等问题,以黄化茶树品种‘安吉黄叶’自然杂交的90个子代为材料,整合40326个核心单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)位点的基因型数据与黄化表型连续两年观测数据(黄化∶非黄化=54∶36),系统比较了逻辑回归、随机森林和支持向量机3种机器学习模型的预测效能。结果显示,随机森林模型在十折交叉验证中性能最优,其精确度达78.96%,显著优于其他模型。通过特征重要性分析鉴定出两个关键遗传标记位点:Chr8_142477650(编码叶绿体型丙酮酸脱氢酶E1β亚基)和Chr8_126475215(参与RNA加工调控)。然而,在涵盖109份多源黄化种质的独立验证中,模型预测准确率降至21.10%,遗传背景差异导致的特征权重偏移是主要限制因素。该研究建立了茶树黄化性状的机器学习预测框架,将表型鉴定周期从24个月缩短至基因型即时分析,实现了育种早期阶段的性状预判。尽管跨品种泛化能力有待提升,但构建的SNP-表型关联模型为解析茶树基因型-表型复杂关联提供了可扩展的研究范式,标志着人工智能技术在木本植物复杂性状预测中的创新应用。 展开更多
关键词 茶树育种 机器学习 黄化性状 性状预测
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不同复合生态模式茶园的经济效益及生态效益研究 被引量:6
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作者 何晨 田琳琳 +5 位作者 伊晓云 杨向德 李海涛 蔡延江 倪康 石元值 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期722-731,共10页
【目的】研究不同类型复合生态茶园经济效益及茶园土壤肥力的差异,为茶园管理与决策优化提供科学指导。【方法】试验地位于浙江省,始于2012年。供试茶园包括单一种植(CK)、茶草复合(GT)、茶菌复合(BT)和茶禽复合(PT)4种生态模式,均已持... 【目的】研究不同类型复合生态茶园经济效益及茶园土壤肥力的差异,为茶园管理与决策优化提供科学指导。【方法】试验地位于浙江省,始于2012年。供试茶园包括单一种植(CK)、茶草复合(GT)、茶菌复合(BT)和茶禽复合(PT)4种生态模式,均已持续经营10年。2019—2021年调查了茶叶产量、收入与支出明细,2021年采集0—60 cm茶园土壤测定pH、有机质、养分含量等指标,利用模糊综合评判法对土壤进行了综合肥力评价。以茶园收入作为经济指标,土壤pH、土壤有机质(SOM)、综合肥力作为生态指标,对不同类型茶园经济与生态效益进行了对比分析。【结果】1)CK模式茶园3年茶叶平均产量为189 kg/hm^(2),净收入为65000元/hm^(2)。GT、PT和BT模式的茶叶平均产量分别较CK模式提高了63.5%、79.4%和99.2%,3年平均净收入提高了66.7%、99.7%和83.7%,BT模式中的黑木耳和PT模式中的散养鸡带来的附加收入,分别占该模式总收入的40.9%和22.1%。CK、GT、PT和BT模式下茶园的产投比分别是2.57、3.23、3.69和2.51,GT和PT模式的产投比高于CK模式,而BT模式产投比与CK模式相当。2)CK模式0—20 cm土层土壤pH由10年前的4.23下降至3.69,而GT、PT和BT模式的土壤pH分别上升至6.93、4.55和5.41,GT模式缓解茶园土壤酸化的效果最佳,BT模式其次,PT模式也有一定的效果。与CK模式相比,GT、PT和BT模式茶树根区土壤0—20 cm土层SOM无显著差异,20—40和40—60 cm土层SOM显著提升,0—60 cm土层SOM含量GT、PT和BT模式分别较CK提高了39.5%、21.8%和7.54%(P<0.05),GT模式增加土壤有机质的效果明显优于PT模式,后者又明显优于BT模式;GT、PT和BT模式下0—20 cm土层土壤肥力指数较CK模式下分别提高了77.6%、68.3%和44.8%,GT和PT模式提升表层土壤肥力指数的效果优于BT模式。CK模式下40—60 cm土层土壤铵态氮和硝态氮含量显著高于0—20 cm土层,分别是表层土壤的1.58和2.57倍,而其他3个复合生态模式下40—60 cm土层土壤铵态氮和硝态氮含量多低于0—20 cm土层,降低了养分淋溶风险。【结论】与单一种茶模式相比,复合生态栽培模式在茶园经济效益和生态效益方面有明显优势,调查的3个复合模式各有优势。茶禽、茶菌复合模式较茶草模式提高茶叶产量的效果更大,还通过茶、菌收入显著提高了茶园净收入,茶禽模式的产投比最高。而茶草复合模式缓解茶园土壤酸化问题、增加茶园土壤有机质含量、提升土壤肥力、降低氮淋溶风险的生态效益大大高于茶菌和茶禽复合模式。 展开更多
关键词 复合生态茶园 经济效益 生态效益 土壤肥力指数 模糊综合评判法
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茶树白化果皮超微结构观察及分子机制研究 被引量:1
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作者 汤榕津 刘浩然 +6 位作者 刘丁丁 张晨禹 龚洋 叶圆圆 陈杰丹 陈亮 马春雷 《茶叶科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期779-790,共12页
茶树白化果皮是茶树白化突变体中的稀有材料,目前还未有文献记载。以中茶129为对照,对云白1号白化果皮的超微结构进行观察,同时对两份材料的果皮、种子进行转录组分析。结果表明,与中茶129的绿色果皮相比,白化果皮细胞内的质体结构严重... 茶树白化果皮是茶树白化突变体中的稀有材料,目前还未有文献记载。以中茶129为对照,对云白1号白化果皮的超微结构进行观察,同时对两份材料的果皮、种子进行转录组分析。结果表明,与中茶129的绿色果皮相比,白化果皮细胞内的质体结构严重损坏,无法进一步发育形成叶绿体;富集分析表明,果皮差异基因主要集中在光合作用、碳水化合物代谢以及氨基酸代谢等通路中,说明在云白1号果皮中,叶绿体发育缺陷导致光合作用及其推进的碳代谢和氮代谢相关进程受到了严重影响;此外,两份材料的种子差异基因主要富集在碳水化合物代谢和脂质降解通路中,表明云白1号种子的碳协调分配方式不同于中茶129,这可能有助于维持白化果实种子的正常生长发育。相关结果可为深入研究茶树果实白化现象提供参考。 展开更多
关键词 茶树 果皮 白化 转录组分析
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云南特有“藤条茶”品质化学成分分析
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作者 方成刚 杨高中 +5 位作者 杨莹彪 张丽秋 陈霞 李连超 吕海鹏 林智 《茶叶科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期299-315,共17页
云南特有的藤条茶,源于当地茶农在长期生产中创造的一种独特留采法,因能促使茶树树干形似藤条而得名。为探究藤条茶留采管理模式对茶叶品质的影响,选取藤条茶园一芽二叶鲜叶制作晒青茶、红茶、白茶,以现代茶园同类鲜叶制样为对照,结合... 云南特有的藤条茶,源于当地茶农在长期生产中创造的一种独特留采法,因能促使茶树树干形似藤条而得名。为探究藤条茶留采管理模式对茶叶品质的影响,选取藤条茶园一芽二叶鲜叶制作晒青茶、红茶、白茶,以现代茶园同类鲜叶制样为对照,结合感官审评和品质化学成分进行分析。研究表明,采用藤条茶树鲜叶制成的晒青茶一般具有更高爽的香气和浓醇的滋味,白茶则具有更浓郁的香气及甘和的滋味,而现代茶园红茶一般具有更高甜的香气和甘爽的滋味。藤条茶的儿茶素总量均显著低于现代茶园茶树鲜叶,尤其是藤条白茶中的儿茶素总量为67.11 mg·g^(-1),显著低于现代茶园白茶(84.19 mg·g^(-1))。藤条晒青茶中的茶氨酸含量为16.79 mg·g^(-1),显著高于现代茶园晒青茶(14.69 mg·g^(-1))。藤条晒青茶和藤条白茶具有更低的酚氨比。在所有茶样中共鉴定出205个初级代谢产物,藤条白茶中积累更丰富的糖类。此外,在所有茶样中检测出127种挥发性物质,醇类和酯类是不同茶样中主要的挥发性成分,藤条白茶中挥发物总量显著高于现代茶园白茶;藤条红茶中香叶醇含量更高,而现代茶园红茶的芳樟醇含量更高。可见,采用晒青茶和白茶的加工工艺一般更有利于获得高品质藤条茶产品。 展开更多
关键词 藤条茶 感官审评 化学成分 挥发性成分
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厌氧处理条件下紫娟茶化学成分的变化及其对体外ACE活性的影响 被引量:6
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作者 杨高中 施江 +3 位作者 张悦 彭群华 林智 吕海鹏 《茶叶科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期553-566,共14页
以紫娟茶树鲜叶为研究对象,对厌氧处理后制备的冻干样、绿茶、红茶、白茶等茶样中主要非挥发性成分(包括儿茶素、氨基酸、花青素等)进行测定,并采用高效液相色谱法评估其体外血管紧张素转换酶(Angiotensin-converting enzyme,ACE)抑制活... 以紫娟茶树鲜叶为研究对象,对厌氧处理后制备的冻干样、绿茶、红茶、白茶等茶样中主要非挥发性成分(包括儿茶素、氨基酸、花青素等)进行测定,并采用高效液相色谱法评估其体外血管紧张素转换酶(Angiotensin-converting enzyme,ACE)抑制活性;此外,尝试通过分子对接模拟试验研究茶叶中主要化学成分和ACE之间潜在的互作机制。结果表明,经厌氧处理后的冻干样中γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)含量增加至1.72 mg·g^(-1),显著高于未厌氧处理茶样的0.04 mg·g^(-1)(P<0.05)。厌氧处理后不同的加工工艺对茶样中的氨基酸和多酚类化合物的组成及含量影响较大;采用白茶工艺能提高茶样中氨基酸组分含量,而冻干工艺能最大程度保留茶样中多酚类化合物含量。紫娟茶树鲜叶样品经厌氧处理后,体外ACE抑制活性显著增强(P<0.05);厌氧处理后采用冷冻干燥工艺所制样品的ACE抑制活性最强,显著高于采用绿茶、白茶和红茶加工工艺制作的样品(P<0.05)。此外,分子对接模拟试验发现,茶叶中的主要化学成分与ACE的相互作用强度与其分子结构中的亲水基团和芳香环结构有关。研究结果有助于揭示厌氧处理对紫娟茶ACE抑制活性的影响,为开发具有潜在治疗高血压等特殊功能型紫娟茶产品提供理论依据。 展开更多
关键词 Γ-氨基丁酸 厌氧处理 加工工艺 血管紧张素转换酶
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基于全基因组重测序的白化茶树mSNP标记开发及验证 被引量:2
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作者 刘浩然 张晨禹 +5 位作者 龚洋 叶圆圆 陈杰丹 陈亮 刘丁丁 马春雷 《茶叶科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期27-39,共13页
为探究白化茶树遗传变异信息及mSNP液相芯片在茶树种质资源鉴定中的可行性,利用全基因组重测序对18份白化茶树资源进行遗传多样性分析和突变位点检测。结果表明,基于全基因组水平的SNP标记可将18份白化茶树资源分为3类,且基本呈现出具... 为探究白化茶树遗传变异信息及mSNP液相芯片在茶树种质资源鉴定中的可行性,利用全基因组重测序对18份白化茶树资源进行遗传多样性分析和突变位点检测。结果表明,基于全基因组水平的SNP标记可将18份白化茶树资源分为3类,且基本呈现出具有亲缘关系或地理位置接近的资源聚在一起的趋势;对重测序数据进行功能注释后发现,在18份白化茶树资源中存在17 056个共有非同义突变基因,其中14个叶绿素合成相关基因中存在98个错义突变位点。随后,基于前期获得的基因组变异信息开发了一套包含59个mSNP、222个SNP位点的液相芯片,利用该液相芯片检测13份茶树资源的基因型信息。结果表明,同一品种两两之间的遗传相似度在92%~98%,不同品种间的遗传相似度则在84%以下,表明该芯片可对18份白化茶树资源进行准确鉴别,研究结果可为mSNP液相芯片在茶树种质资源鉴定、分子标记辅助育种等方面的应用奠定基础。 展开更多
关键词 茶树 mSNP分子标记 靶向测序基因型检测 遗传多样性 全基因组重测序
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