氮素对茶树产量与茶叶品质具有十分重要的作用。茶园土壤氮素空间异质性普遍存在，长期的免耕等保护性耕作和肥料的条状浅施导致土壤中氮素的空间分异加剧。并且，茶园普遍采用的双行双株侧窝种植模式会加剧土壤氮素的空间异质性。因此，探析茶树对土壤氮空间异质性的适应机制十分重要。近年来，中国农业科学院茶叶研究所茶树遗传育种团队成浩课题组，对茶树耐氮贫瘠的生理和分子响应机制做了系统研究，在茶树对土壤氮空间异质性的适应机制方面取得进展。
图1 双行双株侧窝种植模式下茶树的表型
图2 土壤和茶树组织中的氮含量
通过根系形态、氨基酸和氮素相关基因表达分析，评价了不同茶树品种对土壤氮空间异质性的响应机制。在双行双株侧窝种植模式下，不同茶树品种对土壤氮空间异质性的适应能力不同。氮高效品种主要通过：优先发育二级根系、氮素向叶片的转运、重要的氨基酸（茶氨酸、谷氨酸、γ-氨基丁酸和丙氨酸）相互转化来提高对氮素空间异质性的适应能力。参与将γ-氨基丁酸、丙氨酸向茶氨酸、谷氨酸方向转化的基因（CsGABA-T和CsAlaAT）在氮高效品种中上调，在低效品种中下调；而参与将茶氨酸、谷氨酸向γ-氨基丁酸、丙氨酸转化的基因（CsGAD1和CsGAD2）在氮高效品种中下调，在低效品种中上调。另外，参与氮运输和同化的基因（CsGS2和CsNRT2.5）在氮高效品种中上调，在低效品种中下调。
图3 茶树游离氨基酸组分特征
图4 茶树氮调控相关基因的表达特性
以上研究结果已在线发表在国际园艺科学领域重要期刊《园艺科学（Scientia Horticulturae）》上。该研究得到了国家自然科学基金、国家茶产业技术体系和浙江省农业（茶树）新品种选育重大科技专项等项目的支持。
图5 重要氨基酸转化及相关基因调控模式
中国农业科学院茶叶研究所茶树遗传育种团队 阮丽
