一、茶籽萌發(fā)生理
茶樹的繁殖可以分有性繁殖和無性繁殖。前者如種子繁殖，后者如扦插與壓條繁殖，以及近年來興起的細(xì)胞與組織培養(yǎng)。
茶樹是一種異花授粉植物，在遺傳特性上是高度雜合的，這是因?yàn)榉N子中的胚是從親本的雌蕊和花粉得到不同的染色體組合，所以在遺傳上不同于兩個(gè)親本。在田間條件下相應(yīng)地出現(xiàn)生長(zhǎng)狀況的不一致性。相反，營(yíng)養(yǎng)繁殖和體細(xì)胞再生體的植株只含有親本的遺傳信息。因此用無性繁殖法育苗時(shí)，茶園中的群體生長(zhǎng)便很大程度上表現(xiàn)為均勻和整齊一致。
1．茶籽萌發(fā)生理
剛采收的茶籽，即使放在適宜的條件下，也不能萌發(fā)，這是因?yàn)椴枳颜幱谛菝郀顟B(tài)、茶籽休眠的主要特點(diǎn)與芽休眼相似，是生長(zhǎng)的中止。茶籽休眠也是對(duì)不良環(huán)境條件適應(yīng)的有效手段。由于休眠的存在，使得種子不會(huì)在秋季采收后的不利環(huán)境條件下萌發(fā)，而只有當(dāng)外界條件適宜時(shí)，才能萌發(fā)。通過休眠，種子能巧妙地避免寒冷與干燥等不利條件的影響，因而能夠在低溫干旱的環(huán)境下安全地生存。
在生產(chǎn)上，茶籽播種前常采用浸種催芽，提高茶籽生活力。凡經(jīng)過水選浸種的可以提前11天左右發(fā)芽，增進(jìn)發(fā)芽率達(dá)13％。茶籽種皮較厚，經(jīng)過浸種后，組織變松軟，透性增加，滲透壓增大，有利于氣體交換，有利于水分的吸收，因而內(nèi)在有機(jī)物質(zhì)因吸水而分解，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)增加，這些都有利于萌發(fā)。茶籽發(fā)芽過程中最重要的生理活性，是胚恢復(fù)生長(zhǎng)并發(fā)育為獨(dú)立的幼苗，茶籽開始發(fā)芽時(shí)所發(fā)生的主要變化有：茶籽發(fā)生水合作用；呼吸作用增加；酶的周轉(zhuǎn)加快；核酸增加；貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性產(chǎn)物并運(yùn)輸?shù)脚咧?，用于合成?xì)胞的組成部分，細(xì)胞分裂次數(shù)增加，體積也隨之增大，最后分化為組織和器官。
（1）茶籽萌發(fā)過程中的水合作用
茶籽必須吸水才能增加原生質(zhì)的水合作用，并啟動(dòng)與發(fā)芽有關(guān)的代謝作用鏈。吸水使堅(jiān)硬的種殼變軟，子葉、胚吸水膨脹，種殼破裂，使胚根最先露出。不論茶籽原有含水量多少，要達(dá)到破殼萌發(fā)，一般含水量要達(dá)50～60％。茶籽萌發(fā)過程中吸水有一定階段性，先高后低，到萌芽出土，含水又有回升。休眠期的茶籽含水量約為20％，到破殼期露胚根時(shí)含水量上升到50～60％，以后吸水轉(zhuǎn)緩，到幼苗出土?xí)r含水量達(dá)70％～75％。這是由于萌發(fā)初期子葉原生質(zhì)膠狀物質(zhì)急速轉(zhuǎn)化為溶膠狀態(tài)，需要大量水分。胚根、胚芽露出時(shí)，因新組織能吸收部分水分，含水量稍有下降。胚芽出土伸長(zhǎng)期，細(xì)胞擴(kuò)大，水分又增加。
（2）茶籽萌發(fā)過程中的呼吸作用
休眠期茶籽的吸氧量特別少，但當(dāng)茶籽萌發(fā)吸水時(shí)就迅速增加，一般和吸水速率呈相關(guān)性。但當(dāng)茶籽呼吸活性增加之后，對(duì)氧的吸收即趨穩(wěn)定。
呼吸作用包含主要是淀粉、糖、蛋白質(zhì)、脂肪等有機(jī)成分的氧化分解，同時(shí)產(chǎn)生大量atp形式的能量，用于合成種子儲(chǔ)藏組織內(nèi)貯備養(yǎng)料分解時(shí)所需要的酶，以及隨之而來的幼苗細(xì)胞成分的形成。
①碳水化合物的變化 茶籽休眠時(shí)含有少量淀粉酶，在發(fā)芽初期，不溶性的淀粉和貯藏糖類轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄蕴穷?、以后隨著前發(fā)過程的進(jìn)展，淀粉酶和磷酸化酶的活性增強(qiáng)，因此淀粉含量明顯減少，比休眠時(shí)大約減少一半以上，同時(shí)可溶性糖類從子葉組織運(yùn)往胚的生長(zhǎng)部分。
②蛋白質(zhì)和有機(jī)酸的轉(zhuǎn)化 茶籽含蛋白質(zhì)約10％左右，茶籽萌發(fā)新組織，氮源來自于葉貯藏的蛋白質(zhì)。貯藏蛋白質(zhì)的減少伴隨著氨基酸和酰胺的增加，接著在胚的各生長(zhǎng)部分合成新的蛋白質(zhì)。茶籽萌發(fā)過程中，蛋白質(zhì)含量顯著減少，由休眠到前發(fā)約減少50％。而氨基酸到萌發(fā)時(shí)增加到34％左右，有的可增至60～70％。
茶籽除含氨基酸外，還有檸檬酸、蘋果酸和草酸等各種有機(jī)酸。其變化進(jìn)程是，休眠茶籽中檸檬酸的含量占有機(jī)酸含量的絕大部分，萌發(fā)40天以后的幼苗，檸檬酸大量增加，并同時(shí)形成蘋果酸和天門冬酰胺，此時(shí)，蘋果酸大部分存在子葉中。萌發(fā)后的幼苗根系蘋果酸、草酸的含量比莖多；在60天的幼苗中可見到少量奎寧酸的合成，并由莖部轉(zhuǎn)入葉部，它可促進(jìn)多酚類化合物的合成。
③脂肪的變化 茶籽含粗脂肪約25～35％，到前發(fā)時(shí)，含量就逐漸下降，胚根胚芽出現(xiàn)時(shí)，比原始量減少40％。
貯藏在茶籽內(nèi)的脂肪首先在酯酶作用下水解為甘油和脂肪酸。水解產(chǎn)生的脂肪酸有的重新用于合成磷脂和糖脂，這些物質(zhì)是細(xì)胞器和膜的必需成分。但是，大部分脂肪酸則轉(zhuǎn)化為乙酸輸酶a，然后經(jīng)逆轉(zhuǎn)的糖酵解途徑合成糖。
（3）茶籽萌發(fā)過程中的核酸變化
幼苗生長(zhǎng)時(shí)需合成蛋白質(zhì)。核酸在細(xì)胞核內(nèi)起著遺傳信息的貯存和表達(dá)的作用，此外，在蛋白質(zhì)的合成中也有重要作用。一般而言，發(fā)芽時(shí)子葉中的核酸減少，胚中核酸增加。
（4）茶籽萌發(fā)過程中酶活性和多酚類化合物的變化
茶籽由休眠到萌發(fā)，由于氧化還原作用而產(chǎn)生了各種酶，如過氧化氫酶、過氧化物酶、多酚氧化酶等。休眠茶籽的胚、子葉和皮膜中存有過氧化物酶，沒有多酚氧化酶。而過氧化物酶主要在胚中，貯存量比子葉約多1倍。但經(jīng)過萌發(fā)后，不但形成多酚氧化酶，而且過氧化酶隨著呼吸作用的增加而增加。
茶樹新陳代謝以酚類化合物——茶單寧轉(zhuǎn)化為主，茶籽休眠時(shí)有少量茶單寧，這主要是在胚發(fā)育過程中形成的。當(dāng)茶籽吸脹后便把貯藏物轉(zhuǎn)化為酚類化合物，當(dāng)葉片形成時(shí)茶多酚含量迅速增加，這是由于茶多酚的形成主要依賴葉片的緣故。
二、茶樹營(yíng)養(yǎng)繁殖的生理特性
營(yíng)養(yǎng)繁殖所產(chǎn)生的新個(gè)體，不是通過兩性細(xì)胞的結(jié)合，而是由分生組織直接分裂的細(xì)胞所產(chǎn)生，因此營(yíng)養(yǎng)繁殖是無性繁殖，也就是再生繁殖。
茶樹是一種再生能力很強(qiáng)的樹種，由于有這樣的特性，便可以利用茶樹的各器官，無論根、莖、葉甚至細(xì)胞，來進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)繁殖。
（1）扦插的生理
扦插是用茶樹莖葉作為繁殖材料，促使其發(fā)生不定根，培養(yǎng)成完全獨(dú)立植株的一種無性繁殖法，是目前生產(chǎn)上普遍采用的一種繁殖方式。
①茶樹的再生機(jī)能 具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的村體，都是由本分化的胚性細(xì)胞經(jīng)過重復(fù)分裂繁殖，并在形態(tài)和生理上進(jìn)一步分化、發(fā)育而來的。
在細(xì)胞分裂繁殖所產(chǎn)生的新細(xì)胞中，大部分已不再具有分生能力，而形成永久性組織的細(xì)胞，但有少部分繼續(xù)保持其分生能力，這部分存在于莖或根的生長(zhǎng)點(diǎn)和形成層，作為分生組織而保留下來。
可是當(dāng)茶樹某一部分受傷或被切除而樹體的協(xié)調(diào)受到破壞時(shí)，能夠表現(xiàn)出一種彌補(bǔ)損傷和恢復(fù)協(xié)調(diào)的機(jī)能，這種機(jī)能稱為再生作用。
從母體上切取的插穗，能進(jìn)一步通過生理結(jié)構(gòu)的調(diào)整，恢復(fù)細(xì)胞的分裂活動(dòng)，再次形成完整的植株個(gè)體，這是再生機(jī)能的另一種表現(xiàn)形式。
②插穗生根的機(jī)理 茶樹插穗基部切面上的受傷細(xì)胞，由于原生質(zhì)的分解而產(chǎn)生一種創(chuàng)傷激素，并且被內(nèi)層未受傷的健全細(xì)胞所吸收，使健全細(xì)胞的細(xì)胞膜木栓化，而將死傷細(xì)胞同健全細(xì)胞隔離。在切口處的創(chuàng)傷激素和插穗上部轉(zhuǎn)移來的生長(zhǎng)激素以及其他生根誘導(dǎo)物質(zhì)的作用下，切口內(nèi)層的健全細(xì)胞發(fā)生與切面相平行的分裂，而形成愈傷組織。這種愈傷組織在形成層和篩管部位特別發(fā)達(dá)，對(duì)插穗切口可起到一定程度的保護(hù)作用，防止病原菌侵入，同時(shí)也可防止插穗中有效物質(zhì)的流失。此時(shí)，生長(zhǎng)素的活動(dòng)增強(qiáng)，進(jìn)一步促進(jìn)了愈傷組織的細(xì)胞分裂，愈傷組織薄壁細(xì)胞逐漸開始分化，形成愈傷木質(zhì)部。它先同插穗中水分和養(yǎng)分的通道輸導(dǎo)組織連通，再同愈傷組織木質(zhì)部的外側(cè)連接，而發(fā)展成為根原始體，最后形成根。
茶樹插穗的根原始體（即根原基），是一小團(tuán)分生組織，在植物生長(zhǎng)激素的作用下，一般發(fā)生在插穗基部切口或插穗下部近切口的部位，而且多出現(xiàn)在有葉的一側(cè)。但是根原始體發(fā)生的部位和形狀往往隨品種和插穗條件而異，它可能從愈傷組織內(nèi)發(fā)生，也可能和愈傷組織沒有關(guān)系，而直接從插穗基部、切口上部皮層發(fā)生，或從莖部和愈傷組織兩處發(fā)生。
（2）影響發(fā)根的生理因子
影響發(fā)根的因子包括，扦插枝的性質(zhì)和外界條件。
①枝條性質(zhì)與發(fā)根 茶樹樹冠不同部位的枝條，其性質(zhì)結(jié)構(gòu)隨著空間分布和年齡的不同，表現(xiàn)了異質(zhì)性，它們?cè)谇げ搴蟮陌l(fā)根和成活率也不同。一般樹齡較幼，枝條較為成熟的，扦插后容易發(fā)根，生長(zhǎng)較好。近根須處發(fā)出的枝條，由于比較接近于種子胚軸，因此容易發(fā)育成根。枝條性質(zhì)的差異，實(shí)質(zhì)表現(xiàn)在淀粉和糖分含量上。一般莖含氮和可溶性糖高的，特別是雙糖／單糖比值大的，發(fā)根較好。存在這些差別的原因主要是幼年樹木的枝條分生組織多、生長(zhǎng)活性高，合成作用占優(yōu)勢(shì)。幼年樹莖的單糖含量少而雙糖／單糖比值高，這是因?yàn)楹粑?，單糖消耗較多的關(guān)系。莖部含氮量隨著年齡的增長(zhǎng)而遞減，年齡老的木質(zhì)化程度高，生理機(jī)能便有所減退。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中，往往利用望中含淀粉較多的時(shí)期進(jìn)行扦插，并且提倡扦插枝要粗壯，要帶有新葉片，以促進(jìn)早發(fā)根。
②水分與插穗的關(guān)系 凡插穩(wěn)含水分多的發(fā)根和成活率均較良好，含水少的發(fā)根則差。此外，插穗含水量雖然良好，但插后不再給予適宜水分，也影響發(fā)根。
③發(fā)根與生態(tài)條件的關(guān)系 發(fā)根好壞，除插穗本身因素外，與生態(tài)條件（如氣溫、土壤溫度和土壤水分狀況等）也有密切的關(guān)系。
氣溫是發(fā)根的重要生態(tài)條件。氣溫高低影響水分代謝和物質(zhì)代謝的程度與速度。在低溫時(shí)插穗的生理活動(dòng)受到抑制。一般茶樹再生活動(dòng)要求的最適溫度為20～28oc。在高溫、足水的條件下，呼吸旺盛，代謝進(jìn)行快，愈傷組織形成迅速，發(fā)根良好，但在高溫缺水情況下，發(fā)根則差。土溫過高，細(xì)胞分裂快，呼吸劇烈，物質(zhì)消耗大，對(duì)發(fā)根不利，如土溫連續(xù)在35oc高溫下，不但對(duì)發(fā)根有影響，而且會(huì)使地上部葉片受灼傷。
土壤水分對(duì)扦插成活率影響也很大，一般土壤含水在40％左右時(shí)，大部分枯死。扦插成活發(fā)根率隨土壤含水的增加而提高。一般以土壤含水量80～90％時(shí)發(fā)根率和根的生長(zhǎng)最好。
（3）插穗生根能力和生根所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
扦插時(shí)為了提高成活率，除應(yīng)注意防止干旱和腐爛，還必須選用生根能力強(qiáng)的插穗，而且在適合生根的苗床條件下進(jìn)行扦插，盡量縮短容易枯死的生根前的時(shí)間。但是，插穗的生根能力不僅因茶樹品種的遺傳特性而不同，即使同一品種，由于枝條部位、插穗年齡，剪穗時(shí)間等不同，其生根能力也有很大差別。
插穗生根首先要形成根原始體，然后發(fā)展成為根的組織，因此要求插穗具有較強(qiáng)的生活力，而且具備促進(jìn)根原始體形成的物質(zhì)，以及根組織的發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
碳水化合物和氮素化合物，不僅是插穗生根和根生長(zhǎng)所不可缺少的，而且也是插穗在生根之前維持其生存的重要能源。特別是碳水化合物中的糖類，更是生根所必需的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。氮素化合物不僅關(guān)系著根原始體的形成，而且可以促進(jìn)根和地上部的生長(zhǎng)。
在應(yīng)用氮素化合物促進(jìn)生根時(shí)，有機(jī)態(tài)的氮素化合物比無機(jī)化合物的效果好，例如精氨酸對(duì)促進(jìn)生根就很有效。一般而言，插穗本身的碳水化合物或氮素化合物含量已能滿足生根的需要。在生根過程中，與其說是碳水化合物和氮素化合物含量不足，還不如說是兩者的比例不當(dāng)。一般認(rèn)為，對(duì)碳水化合物含量來說，氮素化合物含量越低，即 c／n比越大時(shí)，生根越好。
三、茶樹組織培養(yǎng)的生理基礎(chǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，茶樹繁殖方法并不限于種子或營(yíng)養(yǎng)體，而且可用組織、細(xì)胞甚至原生質(zhì)體進(jìn)行培養(yǎng)成株。這是由于植物細(xì)胞具有全能性，即細(xì)胞攜帶著一套完整的基因組，在合適的培養(yǎng)條件下，具有產(chǎn)生完整植株的能力。這是體細(xì)胞在其生命周期中的基本特性。
具有全能性的細(xì)胞大體可分為三類：
①受精卵（即合于） 配子在減數(shù)分裂過程中經(jīng)過聯(lián)合和交換而發(fā)生分離，經(jīng)過授精后形成合子，它們有巨大的發(fā)育潛力，可進(jìn)一步發(fā)育成種子。這種材料的特點(diǎn)是在遺傳上經(jīng)過減數(shù)分裂交換和染色體隨機(jī)分離，再經(jīng)配子融合形成合子這樣的兩次基因重新組合。如果兩個(gè)親本是人工選定的優(yōu)良組合，合子或幼胚離體培養(yǎng)經(jīng)分化后的再生植株中，可能分離出多種優(yōu)良類型作為育種的原始材料。
②發(fā)育中的分生組織細(xì)胞（包括幼嫩器官的細(xì)胞） 在發(fā)育的植株中，分生組織的細(xì)胞全能性保持得最好，如根、嫩莖、幼葉、花等許多器官中的細(xì)胞也均具有全能性。這些材料通過培養(yǎng)，可以獲得與供體極為類似的大量茶樹植株。
③雌雄配子及單倍體細(xì)胞 它們?cè)诨蚪M中成對(duì)的等位基因只剩下一份，因此其主要特點(diǎn)是基因表達(dá)充分。在此情況下顯性的和隱性的基因均可充分顯現(xiàn)，這對(duì)育種過程中的選擇和淘汰是十分有利的，由它們形成的細(xì)胞無性系也是基因工程中理想的受體材料。
目前在茶樹上已能利用葉子、子葉、嫩莖（帶腋芽）、成熟胚、未成熟胚、子葉柄、花藥等作為外植體，通過培養(yǎng)，誘導(dǎo)出完整植株?？梢灶A(yù)料，細(xì)胞全能性的進(jìn)一步開發(fā)和利用，可望創(chuàng)造出更多的茶樹新品種，并為營(yíng)養(yǎng)繁殖開拓更廣闊的途徑。