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茶树(Camelliasinensis(L.)O.Kuntze)属山茶科山茶属茶亚属茶种植物,茶叶作为一种天然健康饮品,在世界饮料史上具有举足轻重的地位。本研究从种质资源角度着手,研究不同种质茶树中稀土和F及Al元素含量的差异和茶叶中稀土和F及Al吸收的积累特性和引起品种间差异现象的内在机制,并分析了不同茶树修剪高度对其富集的影响,利用转录组技术比较分析积累程度稀土和F及Al元素不同的3个茶树种质间的差异表达基因和代谢路径,这些研究结果对于筛选低吸收富集稀土和F及Al元素的特异性茶树种质具有理论和实践意义。(1)以安溪和武夷山两个不同的自然环境条件下的55个茶树种质种质为材料,采摘其春季、夏季和秋季的一芽三叶鲜叶,采用ICP-MS测定茶叶中稀土和Al含量,用氟离子电极法测定茶叶中F含量,采用spss19.0进行统计和聚类分析,发现不同的茶树种质对稀土和F及Al元素分别有着不同程度的积累,对稀土和F及Al元素的共同富集呈极显著相关关系。不同茶树种质间对稀土和F及Al的吸收在不同季节、不同生境条件下均差异显著,低富集稀土和F及Al元素的种质也能保持相对稳定的遗传积累特性,在季节间亦存在一定的吸收规律。最后从中筛选出得到高、中、低三种不同积累程度F的茶树种质数量分别是:F元素各有4、14、37个,Al的各有4、22、29个,稀土的各有1、19、35个,其中共同低富集吸收稀土和F及Al的品种有T13、T14、TXRC等。筛选结果为后续的品种鉴定和选育低吸收稀土和F及Al茶树品种,生产符合质量安全的茶叶提供依据。(2)通过研究不同修剪高度对茶树中稀土和F及Al含量高低的影响,发现随着茶树修剪高度的降低,稀土和Al含量呈逐渐增加的趋势,20cm修剪高度的茶树中稀土含量(0.36mg/kg)显著高于传统树冠高度60cm(0.12mg/kg),而F含量则在40cm修剪高度时达到最高,成品茶中稀土和F及Al含量大致和定型修剪后的鲜叶一致。在茶叶的品质成分中,儿茶素总量和茶多酚含量随着茶树高度降低而增加。茶树中稀土含量、F和Al含量之间达到了极显著相关,稀土、Al含量与茶叶中的酯型儿茶素也呈显著的正相关,这为阐明茶树种植高度和稀土和F及Al含量在茶树中的积累机制提供科学依据。(3)为进一步研究引起茶树稀土和F及Al含量基因型差异的机制,采用转录组测序技术对3个不同程度吸收稀土和F及Al含量的茶树种质:T15、本山和水仙进行测序共获得16.44 Gb数据量,茶树转录组原始数据经过滤、de novo组装后得到83,357条Unigenes。参考相关数据库进行比对后共有40707条注释结果,分别有 36118,30742,22870,19896,12302,28024 条比对注释到 NR、NT、SwissProt、KEGG、COG、GO、Pfam 8个数据库。通过对注释成功的茶树unigenes进行GO、COG和代谢通路分析,通过GO功能分类,茶树Unigene中有18967条差异被归类到44个功能类别中;所涉及差异表达基因的COG分类结果相关显示关键基因涉及信号转导通路和转录通路;共有4775条成功注释到201个KEGG信号通路中,其中3个样品间差异表达基因最多、最为关键的是植物激素信号转导代谢途径。(4)为验证转录组测序结果的准确性和找到引起茶树稀土和F及Al含量基因型差异关键基因,应用qRT-PCR技术测定3个不同程度富集稀土和F及Al元素含量的茶树种质间找到的关键差异基因的表达情况,结果表明转录组测序数据的结果真实可靠。另外对挑选出来的6个相关差异基因表达量从3个茶树种质扩大到10个茶树种质进一步验证分析,计算得出相关基因在10个不同茶树种质间的表达差异极显著。通过相关性分析找到与稀土含量相关的基因片段有2个,分别为MTP、bZIP转录因子(r=0.636和0.652),均达到了显著水平;与F含量相关的基因片段为MTP(r=0.675);与Al含量相关的基因片段有2个,分别为 ABC transporter、bZIP 转录因子(r=0.872 和 0.706),ABC transporter 基因与Al含量之间达到了极显著正相关水平。ABC transporter极有可能参与了金属元素吸收富集相关行为的正调控。