茶樹育種(四川馬邊高山茶科技小院)
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一頭大象-普洱茶

茶樹育種(四川馬邊高山茶科技小院)

1. 茶樹育種基本概念與意義

1.1種質(zhì)資源的重要性及品種的概念

種質(zhì)(germplasm):指親代通過生殖細(xì)胞或體細(xì)胞傳遞給子代的遺傳物質(zhì)。種質(zhì)庫又稱基因庫,是指以種為單位的群體內(nèi)的全部遺傳物質(zhì),由許多個(gè)體的不同基因所組成。具有種質(zhì)并能繁殖的生物體統(tǒng)稱種質(zhì)資源。種質(zhì)資源亦稱遺傳資源、基因資源、品種資源。

種質(zhì)資源是在漫長的歷史過程中,由自然演化和人工創(chuàng)造而形成的一種重要的自然資源,它積累了由于自然和人工引起的極其豐富的遺傳變異,即蘊(yùn)藏著各種性狀的遺傳基因。是人類用以選育新品種和發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ),也是進(jìn)行生物學(xué)研究的重要材料,是極其寶貴的自然財(cái)富。育種是對(duì)種質(zhì)資源中的基因進(jìn)行選擇與組合,種質(zhì)資源中一些優(yōu)異基因的開發(fā)和利用,可以使產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性等取得突破性進(jìn)展。

品種:茶樹品種是經(jīng)人類培育選擇創(chuàng)造的、經(jīng)濟(jì)性狀及農(nóng)業(yè)生物學(xué)特性符合生產(chǎn)和消費(fèi)要求,具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料;在一定的栽培條件下,依據(jù)形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)等特異性可以和其他群體相區(qū)別;個(gè)體間的主要性狀相對(duì)相似;以適當(dāng)?shù)姆敝撤绞剑ㄓ行曰驘o性)能保持其重要特性的一個(gè)栽培茶樹群體。野生茶樹中沒有品種,只有當(dāng)人類將野生茶樹引入栽培,通過長期的栽培馴化和選擇等一系列的勞動(dòng),才能創(chuàng)造出生產(chǎn)上栽培的品種。品種有其在植物分類上的歸屬,往往屬于植物學(xué)上的一個(gè)種、亞種、變種乃至變型,但不同于植物學(xué)上的變種、變型。

1.2茶樹育種目標(biāo)

①提高茶葉產(chǎn)量:通過選育高產(chǎn)特性的茶樹品種,增加單位面積的茶葉產(chǎn)量,滿足市場需求。

②改良茶葉品質(zhì):提升茶葉的香氣、色澤、口感等品質(zhì)特征,以滿足消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)茶葉的需求。

③增強(qiáng)抗病性:選育抗病蟲害能力強(qiáng)的茶樹品種,減少農(nóng)藥使用,保障茶葉的安全性和品質(zhì)。

④適應(yīng)多樣化市場需求:根據(jù)市場需求的變化,選育不同特色、不同用途的茶樹品種如適制綠茶、紅茶、烏龍茶等不同茶類的品種。

⑤降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)良品種對(duì)茶葉產(chǎn)業(yè)影響。

1.3茶樹品種對(duì)茶葉產(chǎn)業(yè)影響:

①提升茶葉品質(zhì)與產(chǎn)量:優(yōu)良品種能夠直接提升茶葉的品質(zhì)和產(chǎn)量,增加茶農(nóng)的收入,推動(dòng)茶葉產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

②增強(qiáng)市場競爭力:高品質(zhì)的茶葉在市場上更具競爭力,能夠吸引更多消費(fèi)者,提升茶葉的品牌價(jià)值。

③促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展:抗病性強(qiáng)、適應(yīng)性廣的優(yōu)良品種能夠減少農(nóng)藥和化肥的使用,降低環(huán)境污染,促進(jìn)茶葉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

④推動(dòng)科技創(chuàng)新:茶樹育種研究需要不斷的科技創(chuàng)新和技術(shù)突破,優(yōu)良品種的選育成功將推動(dòng)茶葉科技的不斷進(jìn)步

1.4 國內(nèi)外育種研究現(xiàn)狀對(duì)比

1.4.1國內(nèi)育種研究現(xiàn)狀

①科研主體主要集中在科研院所,企業(yè)育種能力相對(duì)較弱。

②育種模式以科研育種為主,商業(yè)化育種為輔。

③育種手段以常規(guī)育種為主,基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用較少。

④育種成果豐碩,但與國際先進(jìn)水平相比仍有一定差距。

1.4.2國外育種研究現(xiàn)狀

①企業(yè)成為育種主體,商業(yè)化育種與科研育種相結(jié)合。

②育種投入大,研發(fā)能力強(qiáng),技術(shù)領(lǐng)先。

③廣泛應(yīng)用基因工程、分子標(biāo)記等現(xiàn)代生物技術(shù)手段進(jìn)行育種。

育種成果商業(yè)化程度高,對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)大。國內(nèi)在茶樹育種方面取得了顯著成就,但仍需加強(qiáng)商業(yè)化育種和現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用,以進(jìn)一步提升育種水平和產(chǎn)業(yè)競爭力。

1.4.3四川省內(nèi)主要種質(zhì)資源

根據(jù)虞富蓮編著的《中國古茶樹》(2016),川渝地區(qū)共有古茶樹資源17種:黃山大茶樹、高筍塘大茶樹、黃荊大茶樹、大木茶、早白尖、蒙頂山茶、雷波大茶樹、崇慶枇杷茶、金佛山大茶樹、合溪大茶樹、綦江大茶樹、江津大茶樹、南桐大茶樹、土祥茶、月池茶、中崗茶、蒲蓮茶。

根據(jù)《中國無性系茶樹品種志》(2014)及四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳發(fā)布,四川省育有國家級(jí)良種:名山白毫131,特早213等;省級(jí)良種:巴山早、花秋1號(hào)、蒙山9號(hào)、蒙山11號(hào)、蒙山16號(hào)、蒙山23號(hào)、名山早311號(hào)、天府茶11號(hào)、天府茶18號(hào)、烏蒙早、宜早1號(hào)、云頂綠、云頂早、峨眉問春、川茶2號(hào)、川茶3號(hào)、川沐28等。

2.茶樹遺傳資源與種質(zhì)創(chuàng)新

2.1野生種質(zhì)資源與栽培種質(zhì)資源

茶樹遺傳資源是茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ),主要包括野生種質(zhì)資源和栽培種質(zhì)資源兩大類。

2.1.1 野生種質(zhì)資源:

野生種質(zhì)資源是指在自然環(huán)境中生長繁殖的茶樹資源。這些資源通常具有高度的遺傳多樣性和適應(yīng)性,能夠在各種惡劣環(huán)境條件下生存和繁衍。野生茶樹往往攜帶許多優(yōu)良基因,如抗旱、抗寒、抗病蟲害等,這些基因?qū)τ诟牧己蛣?chuàng)新茶樹品種具有重要價(jià)值。通過收集、保存和研究野生茶樹資源,可以挖掘出更多的優(yōu)良基因,為茶樹育種提供豐富的遺傳材料。

2.1.2栽培種質(zhì)資源:

栽培種質(zhì)資源是人類長期栽培和改良的茶樹資源。這些資源經(jīng)過人工選擇和繁育,已經(jīng)形成了許多具有特定經(jīng)濟(jì)性狀和農(nóng)業(yè)生物學(xué)特性的品種。栽培種質(zhì)資源具有較高的經(jīng)濟(jì)和食用價(jià)值,是茶葉生產(chǎn)的主要原料。同時(shí),栽培種質(zhì)資源也是茶樹育種的重要基礎(chǔ)。通過雜交、選擇等手段,可以進(jìn)一步改良和創(chuàng)新茶樹品種,提高茶葉的產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性。

2.2引種技術(shù)與育種技術(shù)

2.2.1引種的概念

引種是指將茶樹從現(xiàn)有分布區(qū)域(野生茶樹)或栽培區(qū)域(栽培茶樹)人為地遷移到其他地區(qū)種植的過程。茶樹品種并不需要改變它的遺傳特性,就能適應(yīng)新的環(huán)境條件,正常生長發(fā)育甚至更好,即在其遺傳物質(zhì)適應(yīng)范圍內(nèi)進(jìn)行遷移,這屬于簡單引種。另一種反應(yīng)是原產(chǎn)地與引入地區(qū)的生態(tài)條件差別大,或該茶樹品種適應(yīng)性窄,只有經(jīng)過精細(xì)的栽培管理,或結(jié)合雜交、誘變、選擇等改良措施,逐步改變?cè)撈贩N的遺傳特性,使它適應(yīng)新的環(huán)境,這稱引種馴化。

種子或苗木引入后,在當(dāng)?shù)啬芡ㄟ^有性或無性方式繁殖后代。有些茶樹只開花不結(jié)果,但引入后能正常生長,并能通過無性繁殖方式繁殖后代,也達(dá)到了引種馴化的要求。

雜交育種是利用不同個(gè)體間的雜交優(yōu)勢,將優(yōu)良品種的遺傳特性進(jìn)行組合,從而獲得更好的品質(zhì)或產(chǎn)量的育種方法。其原理是通過人工選擇和組在后代中產(chǎn)生更多有利特性的個(gè)體,同時(shí)淘汰不理想的個(gè)體。雜交育種可以充分利用不同親本之間的遺傳差異,創(chuàng)造出具有優(yōu)良性狀的新品種。

2.2.2 引種的工作程序和措施

明確引種的目標(biāo),首先要考慮當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件。其次,要考慮是否能滿足市場的需求以及經(jīng)濟(jì)效益。市場要求是動(dòng)態(tài)的,是多方面的,而茶樹是多年生的木本植物,一經(jīng)種植,很難換種。再次,了解引進(jìn)品種的適制性。要看當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、消費(fèi)什么茶類,要了解該品種適制什么茶類。如果是為了直接利用,尤其應(yīng)該注意與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件和耕作制度相適應(yīng)。每一個(gè)品種不可能適制任何茶類,但一個(gè)地區(qū)的氣候條件和生產(chǎn)的茶類是比較穩(wěn)定的,切忌盲目引進(jìn)。

如一個(gè)龍井茶區(qū)引種芽大毫多、多酚類含量高的品種,必然生產(chǎn)不出色綠、香郁、味甘、形美的龍井茶(龍井茶以其色綠、香郁、味甘、形美著稱,這與其特有的多酚類化合物組成密切相關(guān)。如果引種芽大毫多、多酚類含量高的品種,可能會(huì)導(dǎo)致茶葉中的多酚類化合物組成發(fā)生變化,從而影響茶葉的口感、香氣和色澤。特別是,如果多酚類中的單寧類物質(zhì)含量過高,可能會(huì)增加茶葉的澀味,這與龍井茶的甘甜口感相悖);同樣,用葉厚毫少的品種也加工不出形如螺、滿披毫的碧螺春。

栽培品種不能太單一,需注意品種搭配。適宜的品種搭配種植能提高小范圍生物圈的品種豐富度,從而提高生物圈的自我調(diào)節(jié)能力,同時(shí)也更能滿足市場的需要。品種搭配是多方面的,包括不同茶類適制性的品種搭配(豐富產(chǎn)品多樣性),早、中、晚生品種的搭配(提高全季節(jié)產(chǎn)量),不同風(fēng)格品質(zhì)的品種搭配以及對(duì)各種環(huán)境脅迫因子抗性的品種搭配等。

2.2.3 引種原則

(1)先試后引

引種有一般的規(guī)律,但品種之間的適應(yīng)性有很大差異,大量引種前,要進(jìn)行多點(diǎn)小規(guī)模引種試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí):

①一個(gè)品種的數(shù)量可少些,但引入品種個(gè)數(shù),只要符合引種目標(biāo),應(yīng)盡可能多些,以期經(jīng)過試種,有利于優(yōu)中選優(yōu).

②多點(diǎn)進(jìn)行小規(guī)模試驗(yàn),用空間爭取時(shí)間,加速引種進(jìn)程。證明可以引種直接利用時(shí),再較大量地引種或就地建立母穗園,大面積推廣種植。

(2)與栽培實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

新引進(jìn)的品種有適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的可能性,但如果沒有采取與新品種相適應(yīng)的栽培方法,那么這種可能性很可能就不能實(shí)現(xiàn)。所以,引種的同時(shí),應(yīng)根據(jù)引進(jìn)品種的生物學(xué)特性,進(jìn)行一系列的栽培試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)以當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘膬?yōu)良品種作為對(duì)照,以便總結(jié)出一套發(fā)揮外來良種潛力、適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的優(yōu)良栽培方法。良種良法重點(diǎn)是不同品種的種植規(guī)格、樹冠培養(yǎng)、土肥水的管理、災(zāi)害治理和采收等技術(shù)。分枝較稀的直立型宜用雙行條栽,每公頃植75000~90000株;分枝較密的開張型宜用單條栽,每公頃約60000株。

(3)與繁殖相結(jié)合

少引多繁,不要盲目調(diào)種。試驗(yàn)成功后,最好在本地建立母穗園擴(kuò)大繁殖,這樣既可節(jié)約開支,后代又有把握能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件。

(4)防止病蟲傳播

病蟲害的發(fā)生往往有局部性,不同茶區(qū)發(fā)生的病蟲害是不同的。如浙江杭州茶區(qū)和江蘇南部的一些茶區(qū),茶尺蠖為害比較嚴(yán)重,但云南、湖北等省的茶區(qū)卻較少;西南茶區(qū)茶餅病較嚴(yán)重,但其他產(chǎn)茶省卻較少。所以不應(yīng)只顧引種,而忽視病蟲傳播。尤其是本地以前沒有的病蟲害、生產(chǎn)有機(jī)茶或無公害茶的地區(qū),以及苗木和種子容易攜帶的害蟲和病菌。目前,還沒有不發(fā)生病蟲害的品種,但品種間對(duì)病蟲害的抗性存在差異。

(5)引入的品種選擇

引人品種栽培在不同于原產(chǎn)地的環(huán)境條件下,性狀往往會(huì)發(fā)生一些變異,變異的范圍決定兩地環(huán)境條件差異的大小和品種本身遺傳性的穩(wěn)定程度。因此,引種后一方面要保持引入品種的優(yōu)良性狀,另一方面也有可能從中選育出新的良種,這就需要進(jìn)行不斷地選擇。如果要求引進(jìn)良種能在當(dāng)?shù)剡m應(yīng),得以迅速推廣時(shí),就希望該品種的所有個(gè)體性狀相對(duì)一致且穩(wěn)定。而當(dāng)引入品種是作為進(jìn)一步選育新品種的原始材料時(shí),如作為系統(tǒng)育種和誘變育種的原始材料,或作雜交育種的親本,則希望引進(jìn)的品種能產(chǎn)生較多的變異而且是能遺傳的,以利于新品種的選育。

無性繁殖系品種,由于品種內(nèi)個(gè)體間有相同的遺傳物質(zhì),經(jīng)過試種,根據(jù)它們性狀好壞,在品種間進(jìn)行選擇,以決定整個(gè)品種的取舍,而在品種內(nèi)選擇一般是沒有意義的,除非發(fā)生了突變,則可進(jìn)行單株選擇。如從外地引進(jìn)了甲、乙、兩3個(gè)無性繁殖系品種,經(jīng)過試種,根據(jù)性狀表現(xiàn)甲品種符合生產(chǎn)要求,而乙和兩品種不能滿足引種目標(biāo),則淘汰乙和丙品種,引進(jìn)甲品種。

茶樹是異花授粉作物,無性繁殖系品種的有性后代,即無性系的種子,可能是不同父本異花授粉的結(jié)果,個(gè)體間性狀具有差異。所以無性系品種的有性后代,在性狀上與原無性系品種是有差異的。有性繁殖系品種,在品種內(nèi)的個(gè)體間由于遺傳物質(zhì)的不同,性狀有差異。這些差異因母本遺傳力的強(qiáng)弱和授粉品種(父本)的不同而不同,有的品種遺傳力強(qiáng),引入到新地區(qū)后,如果授粉品種單一,后代就能基本保持母本性狀,變異類型少,性狀表現(xiàn)較一致。有的品種遺傳力弱,引入到新地區(qū)后,如果授粉品種多,后代變異就比較豐富,母本性狀就難以保持。因此,有性繁殖系品種在引種過程中的選擇工作應(yīng)根據(jù)不同的情況來進(jìn)行:

①引進(jìn)品種適應(yīng)當(dāng)?shù)胤N植,性狀表現(xiàn)良好,且基本一致,可采用混合選種法,選優(yōu)去劣,繁殖推廣。

②有的品種雖然從整體上看不能適應(yīng),但有部分植株表現(xiàn)良好,可根據(jù)生產(chǎn)要求用集團(tuán)選種法和單株選擇法,將優(yōu)良類型和單株分離出來,作為選育新品種的材料。

2.2.4 選擇育種

選擇育種(selection breeding)或稱系統(tǒng)選種,是從茶樹群體中選擇符合育種目標(biāo)的類型,經(jīng)過化較、鑒定和繁殖,培育出新品種的方法。

從茶樹群體中之所以能選擇出符合育種目標(biāo)的類型或單株,是因?yàn)樵陂L期種植或引種過程中,其群體內(nèi)常會(huì)出現(xiàn)遺傳變異。如果其中有符合育種需要的基因型,加以選擇和試驗(yàn),則可省去人工創(chuàng)造變異(如雜交、誘變等)這樣繁重的工作環(huán)節(jié),而直接進(jìn)入育種試驗(yàn)程序。

在選拔優(yōu)良類型或單株時(shí),要區(qū)分遺傳變異與非遺傳變異,選擇非遺傳變異是無效的。一般因環(huán)境因素(包括栽培條件)而引起的變異,屬于非遺傳變異。因基因突變和雜交發(fā)生的基因重組而引起的變異都屬于可遺傳變異。無性系品種(系)后代起源于母體營養(yǎng)器官的繁殖,不會(huì)產(chǎn)生因有性雜交發(fā)生的基因重組,而基因突變的概率一般是比較低的。因此,從無性系品種(系)內(nèi)選擇時(shí),應(yīng)采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)和觀測(如在一致的環(huán)境條件下,與原群體進(jìn)行比較),注意鑒別變異是否是環(huán)境因素造成的非遺傳變異。選擇后的比較鑒定是指與對(duì)照種進(jìn)行比較,用作對(duì)照的品種通常有標(biāo)準(zhǔn)種、原品種和當(dāng)?shù)赝茝V品種。原品種用于對(duì)照可以確定選擇的單株是否發(fā)生了變異,標(biāo)準(zhǔn)種或當(dāng)?shù)赝茝V品種用于對(duì)照可以確定新選品種的推廣的價(jià)值和范圍。

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圖1 單株選擇法

2.2.5 雜交育種

茶樹雜交育種(sexual cross breeding)是以基因型不同的配子進(jìn)行交配或結(jié)合形成雜種,通過對(duì)后代雜種比較、鑒冠、選擇、培育,獲得新品種麗方送,雜交的遺傳學(xué)基礎(chǔ)是基因重組,目的是獲得基因重組所產(chǎn)生的優(yōu)良單珠,即把兩個(gè)或更多親本品種的理想基因,結(jié)合于同一雜種個(gè)體,以便培育出具有多個(gè)親本的綜合優(yōu)良性狀的新品種。雜交育種是茶樹培育新品種的主要途徑,是近代育種工作最重要的方法之一。

雜交育種在茶樹育種中具有廣泛的應(yīng)用。通過選擇具有優(yōu)良性狀的親本進(jìn)行雜交,可以獲得具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病等特性的后代。同時(shí),雜交育種還可以提高茶樹的抗逆性,使其能夠在干旱、寒冷等惡劣環(huán)境條件下生長良好。

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圖2 有性雜交

雜交育種的植株通常具有雜種優(yōu)勢(beterosie),指兩個(gè)基因型不同的親本雜交產(chǎn)生的雜種第一代,在生長勢、生活力、繁殖力、抗遊性、產(chǎn)量和品質(zhì)等性狀方面超過其雙親的現(xiàn)象。表現(xiàn)出的某些性狀或綜合性狀相比其親本品種(系)具有優(yōu)越性。雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)是多方面的,如營養(yǎng)生長方面表現(xiàn)出的苗勢旺、植株生長勢強(qiáng)、枝葉繁茂、營養(yǎng)體增大,營養(yǎng)生長期長等;在品質(zhì)性狀方面表現(xiàn)出某些有效成分含量提高、萌芽期提早、持嫩性好、顯毫等;生理功能方面表現(xiàn)出適應(yīng)性、抗病蟲性、對(duì)不良環(huán)境條件耐受力增強(qiáng)、光合效率提高等。雜種優(yōu)勢的各種表現(xiàn),既有區(qū)別,又是互相聯(lián)系的。當(dāng)利用雜種優(yōu)勢時(shí),可以偏重某一方面,同時(shí)也要兼顧其他重要性狀。

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圖3 雜種優(yōu)勢

2.2.6 誘變育種

誘變育種就是人為地利用物理、化學(xué)因素,誘發(fā)生物產(chǎn)生遺傳性的變異,根據(jù)育種目標(biāo)對(duì)突變體進(jìn)行選擇和鑒定,直接或間接培育新品種的育種途徑。其實(shí)質(zhì)是通過誘變使DNA發(fā)生結(jié)構(gòu)變化(包括染色體畸變、易位及堿基序列改變),從而導(dǎo)致基因的變異。選擇育種和雜交育種法,是利用自然突變和基因重組,并不能創(chuàng)造新的基因。同時(shí),由于有些基因緊密連鎖,往往使有利性狀和不利性狀同時(shí)傳遞給雜交后代。自20世紀(jì)20年代起,人們用X射線和化學(xué)藥劑進(jìn)行誘變?cè)囼?yàn)后,發(fā)現(xiàn)其后代的突變頻率比自然突變大得多,從而肯定了物理與化學(xué)誘變的作用,開創(chuàng)了誘變育種工作。近幾十年來,通過誘變的方法,在很多農(nóng)作物中都培育成了新品種。如茶樹以利用營養(yǎng)體產(chǎn)量優(yōu)勢為主,而糧食作物以利用子粒產(chǎn)量為主,但不能忽視它們?cè)谄焚|(zhì)方面和生理方面的優(yōu)勢表現(xiàn)。同理如果為生產(chǎn)名優(yōu)茶而要求提高特殊香氣、滋味,但不能忽視產(chǎn)量、抗性等其他方面的優(yōu)勢表現(xiàn)。

2.2.7 生物育種技術(shù)

生物技術(shù)(biotechnology)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ),利用生物體的特性和功能,設(shè)計(jì)、構(gòu)建、培育具有預(yù)期性狀的新物種、新品種、新品系,以及與工程原理相結(jié)合,進(jìn)行加工生產(chǎn),為社會(huì)提供商品和服務(wù)的綜合技術(shù)體系。目前用于茶樹育種的現(xiàn)代生物技術(shù)大體上有組織和器官培養(yǎng)技術(shù)、花粉(藥)培養(yǎng)和單倍體培育技術(shù)、原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交技術(shù)等。廣義的生物技術(shù)也包括分子標(biāo)記技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)等。

2.2.8 分子育種

基因工程育種,運(yùn)用人工方法把生物的遺傳物質(zhì)(通常是DNA)分離出來,在體外進(jìn)行場割、拼接和重組,然后將重組的DNA導(dǎo)入某種宿主細(xì)胞或個(gè)體,從而改變它們的遺傳特性,有時(shí)還使新的遺傳信息在新的宿主細(xì)胞或個(gè)體中大量表達(dá),以獲得基因產(chǎn)物,這種創(chuàng)造新生物并給予新生物以特殊功能的過程就是基因工程,也稱DNA重組技術(shù)。植物基因工程是指將外源目的基因?qū)说街参锛?xì)胞進(jìn)行表達(dá)的技術(shù)。轉(zhuǎn)移的目的基因可以從動(dòng)物、人、植物、或微生物中獲取,基因可在不同的生物系統(tǒng)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。目前,目的基因多為一些單個(gè)的主效基因,控制性狀明確,在基因轉(zhuǎn)移中不會(huì)有遺傳累贅,并可預(yù)知賦予植物的性狀,而且轉(zhuǎn)基因植物分離純合快,這樣就加速了育種進(jìn)程。

2.3基因工程在茶樹育種中應(yīng)用基因工程在茶樹育種中的意義:

基因工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的核心,為茶樹育種提供了新的途徑和手段。通過基因工程技術(shù),可以在分子水平上對(duì)茶樹進(jìn)行遺傳改良,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)育種方法難以達(dá)到的目標(biāo)?;蚬こ碳夹g(shù)的應(yīng)用可以加速茶樹育種進(jìn)程,提高育種效率,為茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐?;蚬こ淘诓铇溆N中的具體應(yīng)用:

①基因轉(zhuǎn)移:將外源基因?qū)氩铇浼?xì)胞內(nèi),使其表達(dá)并產(chǎn)生新的性狀。例如,可以將抗病蟲害基因?qū)氩铇渲?,提高茶樹的抗病蟲害能力。

②基因編輯:利用CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù),對(duì)茶樹基因組進(jìn)行精確修改,實(shí)現(xiàn)特定性狀的改良。例如,可以通過基因編輯技術(shù)改變茶樹的代謝途徑,提高茶葉中特定功能成分的含量。

③分子標(biāo)記輔助選擇:利用分子標(biāo)記技術(shù)快速準(zhǔn)確地鑒定茶樹品種間的遺傳差異和基因型,為育種過程中的選擇提供科學(xué)依據(jù)。分子標(biāo)記輔助選擇可以大大提高育種效率和準(zhǔn)確性。

綜上所述,野生和栽培種質(zhì)資源是茶樹育種的重要基礎(chǔ),雜交育種技術(shù)和基因工程技術(shù)的應(yīng)用則為茶樹育種提供了新的途徑和手段。通過合理利用這些資源和技術(shù)手段,可以不斷創(chuàng)新和優(yōu)化茶樹品種,推動(dòng)茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.品種審(鑒)定與新品種保護(hù)

3.1品種審(鑒)定任務(wù)和意義

在新品種育成正式繁育推廣之前,還應(yīng)經(jīng)省級(jí)或國家級(jí)品種審(鑒)定委員會(huì)審定通過后才能推廣。品種審(鑒)定工作是新品種選育至推廣過程中的必需環(huán)節(jié),是聯(lián)系新品種選育和推廣的橋梁。

品種審定是品種審定委員會(huì)對(duì)新育成或新引進(jìn)的茶樹品種進(jìn)行區(qū)域試驗(yàn)或生產(chǎn)試驗(yàn)鑒定,按規(guī)定程序進(jìn)行審查,決定該品種是否能推廣,并確定推廣范圍的過程。

品種審定的主要任務(wù)是根據(jù)品種區(qū)域試驗(yàn)或生產(chǎn)試驗(yàn)的情況,準(zhǔn)確地評(píng)定新育成或新引進(jìn)的茶樹品種在生產(chǎn)上的利用價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益;確定其推廣價(jià)值、適應(yīng)地區(qū)及相應(yīng)的栽培技術(shù);對(duì)新品種的示范、繁育、推廣工作提出建議。通過審定,可以較好地了解新品種的形態(tài)、生理以及經(jīng)濟(jì)性狀,確定其推廣價(jià)值的有無和大小及推廣范圍;可以因地制宜推廣良種,最大限度地發(fā)揮良種的作用,加速育種成果的轉(zhuǎn)化和利用。同時(shí),可避免無計(jì)劃地盲目推廣所造成的生產(chǎn)用種多、亂、雜現(xiàn)象,是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)用種標(biāo)準(zhǔn)化、品種布局區(qū)域化的重要措施。

3.2報(bào)審的條件和程序

3.2.1 區(qū)域設(shè)置及參試條件

參加全國區(qū)試品種必須是無性系,且親本清楚、農(nóng)藝性狀穩(wěn)定一致,并與現(xiàn)有國家推廣品種有明顯區(qū)別,參試單位或個(gè)人應(yīng)提供所需材料。自己選育新品種有以下方法

(1)官方平臺(tái)

1.國家種質(zhì)資源平臺(tái)

可以訪問中國作物種質(zhì)資源信息網(wǎng)(CGRIS)等官方平臺(tái),這些平臺(tái)通常提供了豐富的農(nóng)作物種質(zhì)資源信息,包括茶樹。在這些平臺(tái)上,可以了解到茶樹品種的分類、特性、適應(yīng)性以及分布區(qū)域等信息,有助于為選育新品種提供基礎(chǔ)材料。

2.省級(jí)農(nóng)業(yè)主管部門

各省農(nóng)業(yè)主管部門通常會(huì)發(fā)布關(guān)于農(nóng)作物品種選育、登記和推廣的相關(guān)信息。可以訪問所在省份的農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳或農(nóng)業(yè)科學(xué)院等官方網(wǎng)站,了解有關(guān)茶樹品種選育的政策、法規(guī)和指導(dǎo)性文件。

(2)行業(yè)網(wǎng)站與機(jī)構(gòu)

1.茶葉研究機(jī)構(gòu)

可以訪問中國茶葉學(xué)會(huì)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所等茶葉研究機(jī)構(gòu)的官方網(wǎng)站。這些機(jī)構(gòu)通常會(huì)發(fā)布關(guān)于茶樹品種選育的最新研究成果、技術(shù)進(jìn)展和實(shí)用技術(shù)等信息。

2.茶葉協(xié)會(huì)與學(xué)會(huì)

如中國茶葉流通協(xié)會(huì)等茶葉協(xié)會(huì)通常也會(huì)在其官方網(wǎng)站上提供茶樹品種的信息。通過瀏覽這些網(wǎng)站,可以了解到各個(gè)品種的特點(diǎn)、產(chǎn)地、適應(yīng)性以及相關(guān)的研究成果

3.茶樹品種數(shù)據(jù)庫

一些茶葉研究機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)建立了茶樹品種數(shù)據(jù)庫,這些數(shù)據(jù)庫提供了大量茶樹品種的信息。通過這些數(shù)據(jù)庫,可以方便地查詢到各個(gè)品種的分類、特性、適應(yīng)性、產(chǎn)量等詳細(xì)信息,并配有圖片和相關(guān)研究成果

4.茶樹品種選育全流程監(jiān)管平臺(tái)

云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所等機(jī)構(gòu)開發(fā)了茶樹品種選育全流程監(jiān)管平臺(tái),這些平臺(tái)提供了茶樹品種選育的全流程管理和監(jiān)管功能,包括種質(zhì)盜源管理、選育過程記錄、品種測試與評(píng)價(jià)等。通過訪問這些平臺(tái),可以了解到茶樹品種選育的最新進(jìn)展和實(shí)用技術(shù)。

3.2.2 參加區(qū)試和品種鑒定申請(qǐng)

①品種選育單位或個(gè)人均可申請(qǐng)參加全國或省級(jí)茶樹品種區(qū)試和品種鑒定,申請(qǐng)者須填報(bào)申請(qǐng)表。

②被批準(zhǔn)參加區(qū)試的單位或個(gè)人要按規(guī)定的時(shí)間、地點(diǎn)、數(shù)量向區(qū)試點(diǎn)提供標(biāo)準(zhǔn)苗木和參試合同。

③參試單位和個(gè)人可根據(jù)區(qū)試結(jié)果向全國茶樹品種鑒定委員會(huì)辦公室提出品種鑒定申請(qǐng)。

④申請(qǐng)品種鑒定的單位或個(gè)人應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向全國茶樹品種鑒定委員會(huì)辦公室提交以下材料:鑒定申請(qǐng)書、區(qū)試點(diǎn)區(qū)試報(bào)告、品種選育報(bào)告、指定單位提供的品質(zhì)感官評(píng)審檢驗(yàn)報(bào)告(連續(xù)3年)、特異品種還需指定單位的檢驗(yàn)報(bào)告;品種照片(春季枝條、6年生整株和品種茶園照片);省級(jí)審(鑒、認(rèn))定或登記的證明文件,或省內(nèi)兩點(diǎn)各3.33hm2以上茶園試驗(yàn)(調(diào)查)報(bào)告,或示范應(yīng)用證明。以馬邊彝黃1號(hào)為例:“彝黃1號(hào)”選自民建鎮(zhèn)建新村四川中小葉群體品種(又名:老川茶)茶園一株芽葉黃化的茶樹單株,由縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、農(nóng)科院茶葉研究所自2015年起共同開展茶樹品種選育工作,先后完成品種抗性鑒定、品質(zhì)鑒定、DUS(Distinctness,Uniformity and Stability,特異性、一致性和穩(wěn)定性)鑒定以及品種區(qū)域試驗(yàn)等。該品種制作的烘青綠茶,具有色澤“三黃”即干茶金黃、湯色嫩黃、葉底玉黃,嫩香帶奶香的感官品質(zhì)特征。

3.3新品種保護(hù)的概念

植物新品種保護(hù)的意義:植物新品種是指經(jīng)過人工培育的或者對(duì)發(fā)現(xiàn)的野生植物加以開發(fā)的,具備新穎性、特異性、一致性和穩(wěn)定性并有適當(dāng)命名的植物品種。植物新品種保護(hù)是知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種形式,又是植物育種者權(quán)利,是授予植物新品種培育者利用其品種排他的獨(dú)占權(quán)利。保護(hù)的對(duì)象不是植物品種本身,而是植物育種者應(yīng)當(dāng)享有的權(quán)利。

為鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新,促進(jìn)農(nóng)業(yè)新品種的選育和推廣,中國政府制定系列新品種保護(hù)政策:

1、法律法規(guī):中國政府通過《中華人民共和國植物新品種保護(hù)條例》及其配套規(guī)定,對(duì)農(nóng)業(yè)新品種實(shí)施保護(hù)。該條例規(guī)定了植物新品種權(quán)的申請(qǐng).審查、授權(quán)以及侵權(quán)行為的查處等內(nèi)容,為新品種的選育者提供了法律保障。

2、申請(qǐng)與授權(quán):農(nóng)業(yè)新品種的選育者可以向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局或農(nóng)業(yè)主管部門提出植物新品種權(quán)的申請(qǐng)。經(jīng)過嚴(yán)格的審查程序,如果新品種符合保護(hù)條件,國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局將授予植物新品種權(quán)證書,明確新品種權(quán)的歸屬和保護(hù)范圍。

3、保護(hù)期限:植物新品種權(quán)的保護(hù)期限通常為自授權(quán)之日起20年。在保護(hù)期限內(nèi),任何單位或個(gè)人未經(jīng)品種權(quán)人許可,不得擅自進(jìn)行以商業(yè)為目的的生產(chǎn)、銷售、推廣等活動(dòng)。

4、權(quán)益保障:品種權(quán)人享有對(duì)其新品種的獨(dú)占權(quán),包括生產(chǎn)權(quán)、銷售權(quán)、使用權(quán)、轉(zhuǎn)讓權(quán)等。對(duì)于侵犯品種權(quán)的行為,品種權(quán)人有權(quán)請(qǐng)求國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局或地方農(nóng)業(yè)主管部門進(jìn)行處理,并可依法追究侵權(quán)者的法律責(zé)任。

5、促進(jìn)措施:為了鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)新品種的選育和推廣,中國政府還采取了一系列促進(jìn)措施,如設(shè)立專項(xiàng)基金支持新品種選育和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作,對(duì)獲得新品種權(quán)的

單位和個(gè)人給予獎(jiǎng)勵(lì)等。

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圖4 農(nóng)業(yè)植物品種保護(hù)體系

4.良種繁育技術(shù)與推廣策略

4.1茶樹繁殖的特點(diǎn)與途徑

4.1.1 良種繁育的現(xiàn)狀

我國是世界茶園面積最大的國家,但半數(shù)以上的茶園屬低產(chǎn)老茶園,在很大程度上制約了茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)的提高和機(jī)械化采茶的發(fā)展。在良種推廣方面,雖然近20年來,加快了良種繁育推廣的步伐,但在良種的適制性,適應(yīng)性和抗逆性方面仍存在一定的盲目性。

茶樹良種繁育分有性繁殖和無性繁殖兩種。有性繁殖后代個(gè)體同性狀不一,不利于茶園的管理和茶葉采制,且易產(chǎn)生生物學(xué)混雜,引起種性退化。茶樹無性繁殖方式常用的是短穗扦插法,其后代性狀與母樹相同,可長期保持種性。據(jù)資料記載,1935年福建安溪縣西坪鄉(xiāng)平原村首先采用短穗扦插法繁殖茶樹樹苗,1955年福建省開始推廣,90年代在全國廣泛應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)以來,無性系茶園面積快速增長,但與世界各主要產(chǎn)茶國無性系良種化普及率相比差距甚為明顯,而且各?。ㄗ灾螀^(qū))茶園無性系良種化發(fā)展很不平衡,仍需加速我國茶園無性系良種化的進(jìn)程。

4.1.2 茶樹繁殖的特點(diǎn)

①除極少數(shù)茶樹品種不結(jié)實(shí)或結(jié)實(shí)率極低外,大多數(shù)茶樹品種既能進(jìn)行有性繁殖,也能進(jìn)行無性繁殖。

②茶樹是多年生植物,種植后經(jīng)濟(jì)年限長,一旦種植就不易換種,因此,選用品種的優(yōu)劣對(duì)以后的生產(chǎn)將產(chǎn)生長期的影響。

③茶樹屬于異花授粉植物,有性繁殖尤其在無隔離條件下留種,后代產(chǎn)生性狀分離,難以保持品種的純度。

4.1.3 茶樹繁殖的途徑

(1)有性繁殖:亦稱種子繁殖,是高等植物繁衍后代的一種主要方式,指通過有性過程產(chǎn)生的雌雄配子結(jié)合,形成合子胚發(fā)育成新個(gè)體繁殖后代,有完整的個(gè)體發(fā)育周期。通過有性繁殖法繁殖的品種(品系)稱有性系品種(品系),簡稱有性系。用種子直接繁育的苗木稱實(shí)生苗或有性苗,從播種至成苗或扦插(無性繁殖)到出圃,如滿一個(gè)年生長周期的稱一足齡苗,未滿一年的稱一年生苗。種子繁殖播種期冬播在采種后當(dāng)年11~12月,春播在采種后沙藏至翌年2月中旬至3月播種。苗圃播種量1500~1800kg/hm2,直播茶園150~180kg/hm2。播種深度為2~4cm,冬播深于春播。與無性繁殖相比,種子繁殖有如下特點(diǎn)。

①后代出現(xiàn)性狀分離,建立有隔離措施的專用采種園或兼用采種園可減輕性狀分離的程度。

②實(shí)生苗對(duì)不良環(huán)境和病蟲害有較強(qiáng)的抵抗能力。

③方法簡便、成本低。

⑤茶樹種子便于包裝和運(yùn)輸,有性系茶樹良種比較有利于遠(yuǎn)距離推廣。

(2)無性繁殖:亦稱營養(yǎng)繁殖,是利用營養(yǎng)器官或體細(xì)胞等繁殖后代的繁殖方式,不涉及性細(xì)胞的融合,其實(shí)質(zhì)是通過母體細(xì)胞有絲分裂產(chǎn)生子代新個(gè)體,后代一般不發(fā)生遺傳重組,在遺傳組成上和親本是一致的。以茶樹單株?duì)I養(yǎng)體采用無性繁殖法繁殖的品種(品系)稱為無性系(品系)。簡稱無性系。以枝條為繁殖材料,采用扦插法繁育的苗木稱扦插苗。茶樹無性系繁殖的方法有嫁接、扦插、壓條、組織培養(yǎng)和人工無性種子等,但后兩者目前還未進(jìn)入到生產(chǎn)實(shí)用化階段。與有性繁殖相比,短穗扦插等無性繁殖方法有如下特點(diǎn):

①后代可保持母本各種性狀。

②后代之間各種性狀整齊純一。便于茶園管理,有利于提高工效;收獲的鮮葉原料便于加工,有利于控制和提高制茶品質(zhì)。

③花工多、移栽成活率相對(duì)較低,種植成本較高。

④母樹的病蟲害容易傳播給后代,抗逆能力比實(shí)生苗弱。

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圖5 嫁接

4.2種苗標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法

4.2.1種苗標(biāo)準(zhǔn)

種苗標(biāo)準(zhǔn)為苗術(shù)和種子的質(zhì)量規(guī)格,是國家檢測機(jī)構(gòu)對(duì)茶樹種子和苗木質(zhì)量檢驗(yàn)及分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),目的是控制不合格種苗的種植和使用,保證新建茶園的質(zhì)量。根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)GB 11767—2003,無性系大葉品種,無性系中小葉品種一足齡苗質(zhì)量指標(biāo)如下圖。無性系苗木分級(jí)以品種純度、苗齡、苗高、莖粗和側(cè)根數(shù)為主要依據(jù)。分為兩級(jí),I、Ⅱ級(jí)為合格苗,低于I級(jí)為不合格苗。扦插到苗木出圃的時(shí)間,滿一個(gè)年生長周期的稱一足齡苗,未滿一年的稱一年生苗;苗高根頸至茶苗頂芽基部間的長度;莖粗距根頸10cm處的莖干直徑;側(cè)根數(shù)從扦插苗原插穗基部愈傷組織處分化出的且近似水平狀生長,根徑在1.5mm以上的根總數(shù)。

4.2.2 種苗檢疫方法

種苗檢驗(yàn)是對(duì)苗術(shù)和種子質(zhì)量的檢查,用儀器或感官對(duì)照種苗標(biāo)準(zhǔn)查驗(yàn)種子或苗木質(zhì)量。茶子的檢驗(yàn)包括品種純度、種徑大小、百粒重、每500g粒數(shù)、含水卒、發(fā)芽率、品種凈度和危險(xiǎn)性病蟲害等,苗木的松驗(yàn)包括品種純度、菌商、裝粗、著葉數(shù)、一級(jí)分枝數(shù)、側(cè)根數(shù)和危險(xiǎn)性病蟲害等。

(1)品種純度檢驗(yàn) 茶樹無性繁殖系品種苗術(shù)有典型一致的性狀,較易于識(shí)別。但種子在外表上往往很相似,難以識(shí)別品種的純度,鑒定茶樹品種應(yīng)以各品種植株或茶苗的形態(tài)特征為主,并結(jié)合生物學(xué)特性觀察。因此,品種純度鑒定工作主要在母樹園,采種園和苗圃等田間進(jìn)行。在鑒定之前,必須了解該品種種植地區(qū)的自然條件與栽培技術(shù),因?yàn)橛行┬誀钊菀纂S外界條件的改變而發(fā)生變異。特別是在種子采收或剪取插穗時(shí),要認(rèn)真鑒定,并在運(yùn)輸、播種、起苗等過程中避免混雜。鑒定的方法是,當(dāng)采種、剪枝或起苗之前,先在采種園、母穗園或苗圃選取30~50 株茶樹或300~500株茶苗,然后逐株鑒定,記載樣本株數(shù)和混雜的異品種株數(shù),即可計(jì)算出品種純度,參閱正文3.4茶樹經(jīng)濟(jì)性狀的鑒定。

(2)種子質(zhì)量檢驗(yàn);種子質(zhì)量檢驗(yàn)方法很多,最簡單易行的是觀察茶子外形。一般好的,握在手里有沉重的感覺,落在桌子上彈跳性很好,種殼脆硬,呈棕褐色并帶光澤。霉變的種子,種臍上有白霉點(diǎn)或黏糊狀物質(zhì)。未成熟的種子重量較輕,種殼呈紅色或淡棕色。隔年的陳種子,二般種殼帶死灰色,干桔而無光澤。還可抽樣扎破種子,檢查其內(nèi)部。常用的種子質(zhì)量檢驗(yàn)方法如下。

①種子含水率:種子種仁所含水分重量占種子種仁重量的百分率,一般用烘箱法。

②種子合格率:指合乎標(biāo)準(zhǔn)的種子數(shù)占供檢種子數(shù)百分率。

③種子發(fā)芽率:在適宜條件下(規(guī)定時(shí)間內(nèi))能正常發(fā)芽的種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分率。

4.3良種推廣渠道拓展及內(nèi)容優(yōu)化

4.3.1 拓展推廣渠道

利用互聯(lián)網(wǎng)和新媒體平臺(tái)拓展推廣渠道,通過官方網(wǎng)站、微信公眾號(hào)、短視頻等方式發(fā)布良種信息和推廣內(nèi)容。與農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門、農(nóng)民專業(yè)合作社等組織合作,開展良種推廣和技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)。參加國內(nèi)外農(nóng)業(yè)博覽會(huì)、種子交易會(huì)等展會(huì)活動(dòng),展示和推廣良種成果。

4.3.2 推廣內(nèi)容優(yōu)化

針對(duì)不同地區(qū)和作物類型制定差異化的推廣策略和內(nèi)容,提高推廣的針對(duì)性和有效性加強(qiáng)良種特性和種植技術(shù)的介紹和宣傳,提高農(nóng)民對(duì)良種的認(rèn)識(shí)和接受度。通過案例分析和示范展示等方式展示良種的實(shí)際效果和經(jīng)濟(jì)效益,增強(qiáng)農(nóng)民的信心和動(dòng)力。

4.3.3 加強(qiáng)政策支持和保障

爭取政府和相關(guān)部門的政策支持和資金投入為良種繁育和推廣提供有力保障。建立健全良種保護(hù)制度和技術(shù)服務(wù)體系,保護(hù)育種者的合法權(quán)益和推動(dòng)良種的廣泛應(yīng)用。綜上所述,良種繁育技術(shù)與推廣策略的制定和實(shí)施對(duì)于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、保障糧食安全具有重要意義。通過科學(xué)規(guī)劃良種繁育基地建設(shè)、制定和執(zhí)行苗木質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及拓展和優(yōu)化良種推廣渠道等措施,可以有效推動(dòng)良種的繁育和推廣工作作取得更好成效。

感謝:基層農(nóng)技協(xié)組織服務(wù)縣域特色產(chǎn)業(yè)提升項(xiàng)目支持(馬邊)

來源: 茶學(xué)奇點(diǎn)