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资源利用多元化 虫害防治绿色化 定向育种精准化 生物技术成茶产业提质“金钥匙”

时间:2022-01-04 作者:城市乡愁 来源:中国农网 点击: 4423 次
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基于复合酶水解技术,让苦涩的茶汁变得甘甜;基于茶园病虫害的发生规律,优先采用生物技术防控;深入开展茶树遗传学、功能基因组学研究,助力茶树新品种的快速培育……我国茶产业高质量发展的背后,生物科技正成为重要支撑。

将一包粉末倒入一瓶矿泉水,再摇晃几秒,一瓶甘甜香醇的茶就泡好了……这不是在变戏法,而是运用生物技术提取、分离、纯化制成的速溶茶的冲泡场景。

“我们研制出了复合酶水解技术,让苦涩的茶汁变得甘甜。”12月中旬,中国农业科学院茶叶研究所茶深加工与多元化利用团队首席科学家尹军峰研究员接受科技日报记者采访时,现场演示了速溶茶泡制。记者发现,不同于速溶咖啡,速溶茶粉经冷水泡制后澄澈透明,口味与茶饮料无异,且没有颗粒感。

一叶飘香,滋养一方。“十三五”期间,我国茶叶种植面积和产量持续保持世界第一。茶产业在实施脱贫攻坚和乡村振兴中发挥了重要作用。在我国茶产业高质量发展背后,生物科技正成为重要支撑。

运用复合酶“添加剂” 大幅提升夏秋茶附加值

地处大别山腹地的安徽省六安市金寨县,有着“八山半水半分田,一分道路和庄园”的地形地貌特征,产茶历史悠久,已建成10万亩绿色生态茶园。为优化茶产业结构、助力脱贫攻坚,2018年,金寨县转变思路,着力发展夏秋茶生产及深加工。

相较于春茶,夏秋茶滋味苦涩而香气差,因品质低、利用途径少,常遭受大量弃采。然而,我国茶园夏秋茶占茶叶产量的50%以上,一直存在结构性产大于销的问题,影响茶业增效及茶农增收。

“团队通过16年系统研究,创制了将夏秋茶苦涩味转化为回甘的新方法。通过引进我们的专利技术,位于金寨县的安徽省三安生物科技有限公司已建成年产200吨的高香冷溶原味速溶茶生产线。”尹军峰介绍道,经生物技术与食品高新技术的集成处理,原本苦涩的夏秋茶摇身一变,成为了高质、方便的茶叶新产品。

尹军峰解释说,经研究发现,绿茶中以苦涩味为主的酯型儿茶素与呈现回甘滋味特征的非酯型儿茶素之间,可通过生物酶解进行转化调控。团队利用复合酶水解,实现了茶汁滋味的定向精准调控,提升了夏秋茶口感。

通过构建夏秋茶高值化梯次利用技术体系,2018年至2020年,尹军峰团队主要技术产品让30万吨夏秋茶涨了身价,直接新增产值超40亿元,应用区茶农每亩增收1675元,实现间接效益205亿元。

“夏秋茶资源利用率仍有较大的提升空间。”尹军峰说。业内专家建议,可通过生物技术挖掘茶叶新功能,如应用酶膜联用技术,尝试研发茶黄素、茶氨酸、茶多酚或儿茶素等含量高的风味特性良好的功能型茶饮料和茶食品,应用微生物定向发酵技术开发具有特殊功能的发酵型茶饮料和茶食品等。

用性诱剂诱杀害虫 生物诱捕器实现环境零污染

在冬日暖阳的照射下,杭州西湖区龙坞镇的茶园仍显翠绿。置身于这万亩翠色中的船型诱捕器并不显眼,但每年3月至10月,它们对茶园虫害的防治作用却举足轻重。

“诱捕器的奥妙在所用的诱芯。”中国农科院茶叶研究所病虫害防控团队首席科学家周利研究员介绍,通过分离鉴定引起害虫生理活性的物质,再进行人工合成模拟仿制出散发害虫气味的诱芯,可以实现对害虫的有效诱捕。在保障茶叶产量的同时,可有效减少茶园化学农药使用量,提升茶叶质量安全、减少茶园环境污染。

以茶尺蠖为例,其幼虫咬食叶片,能将茶树吃得光秃秃,导致茶树减产、长势衰弱。雌性成虫会释放一种叫性信息素的化合物引诱雄虫,从而完成交配。

“根据茶尺蠖这一生物特性,由陈宗懋院士领衔,团队2016年鉴定出了茶尺蠖和灰茶尺蠖的性信息素成分,由此研发出性诱剂。”周利介绍,每次只需往诱芯注入几毫克的性诱剂,就能诱杀害虫,显著减少其虫口基数,并且能连续使用超过3个月。

近年来,陈宗懋院士团队先后解析了茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶毛虫、茶蚕、湘黄卷蛾等多种鳞翅目害虫的性信息素成分,并配套形成了性信息素诱杀技术。“十三五”期间,相关高效性诱剂推广应用43.7万套。

周利介绍,2020年,团队研发的相关高效性诱剂及黄红双色诱虫板、窄波LED杀虫灯等技术产品在全国推广面积超1.3万公顷,示范区化学农药平均减施达76%。

业界认为,在已有性诱剂、病毒等高效绿色防控技术的应用下,目前茶尺蠖、茶毛虫等鳞翅目害虫的防治压力不是很大。未来茶叶虫害防治压力主要来自茶小绿叶蝉、茶棍蓟马等小型害虫。

“团队目前正在研制防治茶小绿叶蝉、茶棍蓟马的植物源农药。”周利表示,未来还需要加强小型害虫的基础生物学研究,从而研发绿色防控技术,持续提升茶叶质量安全水平。

基因素材库扩容 按功能选育茶品种成为可能

“出芽后叶片朝天、新芽整齐数量多,乍看就像一只佛手,‘中茶502’这一绿茶新品种,适合机械采收。经对比试验证明,其特殊形态使得机采后新梢芽叶完整率更高。”中国农科院茶叶研究所茶树资源与改良研究中心郝心愿副研究员介绍说。

目前国内名优茶采摘仍旧依赖人工,采茶工费用占茶园生产管理费用的40%左右,且用工难、用工贵问题日益突出。国内外实践证明,推行鲜叶机械化采摘是降低茶产业过度依赖劳动力的有效技术手段,其中品种是实现机械化采摘的基础。

“‘中茶502’是我们采用系统选育法育出的,选育周期较长。接下来我们将从适宜机采品种选育指标和新梢发育特性上开展深入研究,逐步建立科学高效的品种选育技术体系。”郝心愿介绍,“十三五”期间,我国育成的茶树新品种数量快速增加,在茶树重要性状的调控机理解析及基因挖掘方面也取得了较大进展。

近年来,中国农业科学院茶叶研究所、安徽农业大学等多家单位完成了多个茶树品种(材料)染色体级别的参考基因组组装,为深入开展茶树遗传学、功能基因组学研究奠定了基础,在助力快速培育产业需求的茶树新品种中,生物技术的作用逐渐显现。

茶叶中的咖啡碱具有提神作用,有人喝茶是为了提神醒脑,但也有部分群体担心饮茶后引发失眠而不敢喝茶,“中国农科院茶叶研究所已经较清晰地阐明了低咖啡碱的分子机制并开发了一个可快速鉴定低咖啡碱茶树的功能标记。”郝心愿说,这一成果可助力低咖啡碱茶树新品种选育和低咖啡碱茶制品的研发,让担心失眠的人也能放心大胆地喝茶。

业内专家表示,伴随着生物组学、营养组学和高通量筛选等技术的发展与应用,茶叶功能成分鉴定、评价、利用的研究将继续成为未来茶学研究的热点和重点,在这些方面的突破必将催生形成茶叶功能利用新的增长点,为茶产业未来可持续发展提供重要支撑。

作者:洪恒飞 江耘

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