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茶树（Camellia sinensis（L.）O.Kunze）是一种重要的经济作物。茶叶中含有特征代谢产物儿茶素、咖啡碱和氨基酸等,它们不仅是茶汤风味的主要贡献者,而且有益于人体的健康。目前,虽然一部分参与调控茶树儿茶素和氨基酸代谢途径的基因已被克隆。然而,关于调控茶树儿茶素含量和氨基酸含量变异的遗传机制仍未明晰。本研究以一份茶树自然群体为研究对象,通过二代测序对茶树群体进行转录组分析,并检测茶树群体鲜叶中的代谢物（没食子酸、儿茶素和氨基酸）含量。通过全基因组关联分析对调控茶树氨基酸和儿茶素含量自然变异的遗传基础进行研究。主要结果如下所述:1.茶树鲜叶中没食子酸和儿茶素含量自然变异的遗传基础解析对于茶树没食子酸和儿茶素性状,通过高效液相色谱检测了176份不同茶树种质鲜叶（嫩叶、第三叶和成熟叶）中的儿茶素和没食子酸含量,鉴定到了一个含有高水平没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）的特异茶树种质。随着叶片嫩度的增加,儿茶素组分的含量呈上升的趋势。相关性分析结果显示,儿茶素（C）、没食子儿茶素（GC）、表儿茶素（EC）和表儿茶素没食子酸酯（ECG）之间呈现较高的相关性;表没食子儿茶素（EGC）和EC,表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和ECG之间呈现较高的相关性。通过对儿茶素性状的关联分析,鉴定到1,695个与儿茶素含量关联的数量性状位点（QTL）。在关联的QTL区间内注释到6,488个基因。其中,514个基因在三个叶组织中共定位。基于功能注释、-log10（P-value）、代谢物和基因表达水平之间的相关性,从中筛选出3个候选基因Cs F3’5’H、Cs MYB5和Cs TT12。通过基因型分析,选择目标基因的低单倍型和高单倍型进行功能验证（命名为Cs F3’5’H-L和Cs F3’5’H-H,Cs MYB5-L和Cs MYB5-H,Cs TT12-L和Cs TT12-H,L:低单体型,H:高单体型）。亚细胞定位结果显示,Cs F3’5’H-L和Cs F3’5’H-H定位在内质网;Cs MYB5-L和Cs MYB5-H定位在细胞核;Cs TT12-L和Cs TT12-H定位在液泡膜。瞬时转化烟草实验证明,相较于对照组,Cs F3’5’H、Cs MYB5和Cs TT12的高低基因型过表达调控类黄酮物质积累的模式具有显著差异。Cs F3’5’H的过表达刺激了三羟基儿茶素（如EGCG）的积累;Cs MYB5过表达诱导儿茶素组分及多种类黄酮物质（如EC、EGCG、山奈酚衍生物、Elaeocyanidin和杨梅素衍生物等）含量的升高;Cs TT12的过表达诱导没食子酸、EGCG、槲皮素3-O-葡萄糖苷、芦丁、Elaeocyanidin等物质的过量积累。在拟南芥中,Cs F3’5’H-H过表达促进了槲皮苷、杨梅素、EC等物质的积累。Cs MYB5-H过表达促进了C、EC、杨梅素和槲皮素等物质的积累。Cs TT12-H过表达促进了阿福豆素、香豆素和槲皮素等物质的积累。2.茶树鲜叶中氨基酸含量自然变异的遗传基础解析对于茶树氨基酸性状,本研究通过UPLC-QQQ-MS连续两年检测了174份茶树种质嫩叶中的游离氨基酸含量。基于分析的结果,除茶氨酸（Thea）之外,茶树新梢中丰度最高的氨基酸组分主要是:谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸等。相关性分析结果显示,年度重复间氨基酸性状之间的相关性较低,而同一年度不同氨基酸组分之间的相关性较高。异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸之间的相关性均超过0.8。苯丙氨酸和苏氨酸之间的相关性大于0.9。通过关联分析,鉴定到了1,366个与茶树氨基酸含量相关的QTL位点。在这些QTL区间内,注释到4,191个基因。基于功能注释、-log10（P-value）、代谢物和基因表达水平之间的相关性,从中筛选出2个候选基因Cs GS和Cs BCAT,并对进行基因型分析和功能验证（命名为:Cs GS-L和Cs GS-H,Cs BCAT-L和Cs BCAT-H）。亚细胞定位结果显示,茶树Cs GS-L和Cs GS-H主要在细胞质中表达,Cs BCAT-L和Cs BCAT-H主要在细胞核和细胞质中表达。体外酶活实验结果显示,Cs GS-L和Cs GS-H蛋白均能催化谷氨酸和NH4+生成谷氨酰胺,Cs GS-L催化生成谷氨酰胺的量是Cs GS-H的6.55倍。瞬时转化烟草叶片和稳定转化拟南芥实验证明,Cs BCAT-L和Cs BCAT-H过表达促进缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸含量的显著升高;Cs GS-L和Cs GS-H的过表达诱导谷氨酰胺的积累。基于17种游离氨基酸组分的含量,主成分分析显示Cs BCAT-L和Cs BCAT-H,Cs GS-L和Cs GS-H过表达诱导游离氨基酸组分的积累模式彼此差异。综上所述,本研究通过关联分析鉴定到了与氨基酸和儿茶素含量关联的丰富基因资源,揭示了茶树群体中儿茶素和氨基酸含量自然变异的遗传基础。此外,本研究通过植物转化和体外酶活等实验验证了候选基因不同基因型之间的功能差异,为将来通过分子标记辅助育种或基因工程改良茶叶品质等奠定了重要的理论基础。