茶樹是一種重要的經濟植物，由于其自身特性的限制，茶樹分子生物學尤其是功能基因研究相對遲緩。在國家自然科學基金等的資助下，中國農業科學院茶葉研究所研究員陳亮率先展開茶樹功能基因組、茶樹分子標記研究，從更深層次上認識茶樹生長發育、起源、馴化、育種、抗性等規律。

　　老茶園的新問題

　　全世界目前有近60個產茶國，但其中只有十幾個國家的茶園年產量超過1500公斤/公頃。許多生產力較低的老茶園，不僅產量低，品質也較差。

　　在我國約110萬公頃的茶園中，只有不到25%的茶園栽種的是經過改良的品種，其他多數茶園種植的是參差不齊的群體種，其生產力不斷下降，遠低于世界平均水平。

　　茶葉生產的這種低產率、低品質使生產成本增加，經濟效益降低。用更好的品種，得到更高的產量、更好的品質、更強的抗病蟲性能和抗逆性能，是使茶葉生產獲得突破發展的重要途徑。

　　由于茶樹是多年生植物，培育與推廣茶樹新品種的困難之一就是生育周期太長。因而在育種過程中，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數年。同時茶樹的結實率低，且自交不結實，得不到純系，使其他植物中常用的雜交育種方法在茶樹上幾乎失去用武之地。

　　植物基因工程技術的發展，在植物抗病、抗蟲、抗除草劑和作物品質改良等幾個方面取得了很大的成就，獲得了一大批基因工程植物（轉基因植物）。這些植物有的已進入了大田試驗，有的已經逐漸投產，使人們定向改造農作物的愿望成為現實。

　　“和人類基因組研究有助于破譯遺傳信息，了解生命的起源、認識人類自身、掌握生老病死規律和疾病診斷治療相似；對茶葉進行基因研究不僅有利于茶樹的選育、抗逆等性能改善，還可以更深層次地認識茶樹生長發育規律。”陳亮說，“但茶樹比較特殊，之前的研究也相對較少。”

　　從功能基因入手

　　在棉花等作物中，已經通過生物技術方法育成了優質、抗逆品種，取得了很好的效益。但茶樹上的基因工程研究工作仍比較少見。主要原因是在使基因轉移后的茶樹細胞重新形成植株方面未能取得實用性的突破，被導入了基因的材料不能夠恢復成完整的植株，同時，人們對茶樹的分子遺傳學與分子生物學研究缺乏足夠的知識基礎。

　　“不同茶葉的品質、香味、獨特作用等特性都源于功能基因。”陳亮說，“現代生物技術發展很快，全基因組的方法已發展到第三代、第四代。現在人們一天就能拿到幾千個基因。但我們開始進行茶樹功能基因研究時，得到一個基因并不容易，全世界那么多人作茶葉研究，到2001年，只獲得了十幾個基因。我們當時采用EST（表達序列標簽Expressed Sequence Tag，EST）方法，在半年時間里就取得一千多個基因。”

　　上世紀90年代，陳亮從浙江農業大學茶學系獲農學碩士學位后，就來到中國農業科學院茶葉研究所，開始從事茶樹種質資源和分子生物學研究，他先后到日本愛媛大學基因研究中心和美國康奈爾大學分子生物學和遺傳學系從事植物分子生物學研究。主功方向為茶樹種質資源收集保存、鑒定評價、創新利用和系統分類，茶樹分子標記和功能基因組學研究。

　　2001年，在國家自然科學基金的支持下，陳亮開始對基于植物EST研究茶葉香氣釋放過程的有關基因的研究。他帶領的研究團隊率先在國內開展茶樹分子標記研究。首次對茶樹種質資源的遺傳穩定性以及茶組植物和茶樹品種的遺傳多樣性進行分析，提出3種獨立的方法可以用于茶樹種質資源的分子鑒定。并率先啟動茶樹功能基因組學研究，建立了我國第一個（國際上第二個）茶樹cDNA文庫，通過高通量基因測序和生物信息學比對、分離、克隆和注釋茶樹功能基因。

　　該團隊對龍井43新梢進行高通量cDNA克隆測序，獲得首批1684個茶樹表達序列標簽。通過比對，研究人員初步明確了茶樹新梢基因表達譜特征和表達豐度，獲得300多個茶樹功能基因的部分序列或全長，其中包括與茶葉香氣形成密切相關2個基因β-葡萄糖苷酶和β-櫻草糖苷酶基因。他們采用新的技術，以所獲得的EST為材料建立了第一張廣譜型茶樹基因芯片，初步構建了一個基于基因芯片的茶樹資源與育種研究平臺。獲得大量的茶樹功能基因表達信息，對從基因組水平認識并調控茶樹的生長、發育、抗性和代謝都具有理論與實踐意義。

　　測序只是開始

　　“茶的起源、馴化、選育、構造、抗性問題都能從基因上找到答案。測序只是一種技術手段，通過這些技術手段可以更深層次地認識茶樹。科學家們測了上萬種動植物的基因，人類基因組研究也做了十幾年。但茶這中作物和別的作物不同，目前對茶葉功能基因的測序還沒做完，對它的一些機理我們還不是很清楚。目前茶樹還沒有出現轉基因品種。”陳亮說。

　　國家自然科學基金和早期的一些其他項目為陳亮的后續研究奠定了很好的基礎。他先后主持“863”項目，國家自然科學基金項目，國際植物新品種保護聯盟（UPOV）國際標準，國家標準和農業行業標準，“八五”、“九五”、“十五”國家科技攻關計劃，“十一五”國家科技支撐計劃，科技部科技基礎條件平臺項目、科技部基礎性工作項目等30多項。并作為首席科學家，承擔我國為國際植物新品種保護聯盟制定的第一個測試指南的研制，曾5次代表中國政府參加國際植物新品種保護聯盟大會討論制訂茶樹測試指南文本。