鳳凰單叢資源的生物學(xué)性狀多樣性分析

王麗媚，謝沛娟，孫彬妹，劉少群

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642）

鳳凰單叢是廣東省名優(yōu)烏龍茶主要代表之一，同時也是國家地理標志保護產(chǎn)品[1]。潮州潮安縣鳳凰鎮(zhèn)是鳳凰單叢的產(chǎn)地，氣候溫和，雨量充沛，自然條件得天獨厚，孕育了數(shù)量繁多、類型豐富的茶樹種質(zhì)資源。單叢是從鳳凰水仙群體中分離、選育的優(yōu)異單株及其培育出來的品種、品系和株系[2]。鳳凰單叢茶樹品種繁多，其中以杏仁香型、黃梔香型、芝蘭香型等七大香氣品系廣受大眾的喜愛。20世紀九十年代，本地茶葉學(xué)者對鳳凰單叢做過調(diào)查，但主要以感官審評為主的香氣鑒定為單叢茶分類[3]，沒有對鳳凰單叢的基本生物學(xué)性狀進行分析與整合，盡管目前DNA分子標記或者DNA分子指紋圖譜已經(jīng)廣泛應(yīng)用在茶樹資源的鑒定和分類中[4-6]，但是由于檢測技術(shù)復(fù)雜繁瑣且茶樹品種指紋圖譜唯一性較差，分類結(jié)果存在一定局限性，因此亟待需要一種客觀、有效的分類鑒定方法。

生物學(xué)性狀的鑒定和描述是最簡便易行的方法，同時也是種質(zhì)資源研究最基本的方法和途徑，生物學(xué)性狀的數(shù)據(jù)是種質(zhì)分類不可或缺的重要依據(jù)之一[7-9]。聚類分析在水稻[10]、棉花[11]、花生[12]、辣椒[13]、西瓜[14]等作物種植資源分類上都有廣泛的應(yīng)用，對于科學(xué)評價品種資源好壞的真實性具有較好的效果，但是在茶樹特別是鳳凰單叢上的分類和鑒定缺少報道。本研究利用聚類分析對其12個主要生物學(xué)性狀進行分析，以期解開品系之間的相關(guān)性與特征規(guī)律，為優(yōu)良鳳凰單叢茶樹品種的選育及開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以常用的31個鳳凰單叢品系為研究對象（表1）。1個特早芽品系（白葉），10個早芽茶樹品系（紅心肉桂、碑頭、玉蘭、苦種、黃棪、早種、烏龍、赤葉、桂花、夜來香），18個中芽茶樹品系（鋸朵、八仙、大烏葉、宋種、柚花、蜜蘭、通天香、塌堀后、群體、紅蒂、兄弟、柿葉、芝蘭、茉莉、水仙、黃枝香、姜母、香杏），2個遲芽茶樹品系（鴨屎和貢香）。

1.2 方法

調(diào)查時間為2015年3月至2016年5月。參照陳亮等[15]編著《茶樹種植資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》，對潮州單叢茶樹的葉長、葉寬、葉脈對數(shù)、花瓣數(shù)、花柱長度、柱頭開裂數(shù)、果皮厚度、葉色、葉形、花柱裂位、葉齒銳度、葉齒密度、葉齒深度進行測量，并對生物性狀如葉色、開裂程度、葉形給予數(shù)據(jù)化賦值，如表2所示，應(yīng)用EXCEL對12個基本生物性狀的采集數(shù)據(jù)進行標準化處理，利用SPSS18軟件對所有的數(shù)據(jù)進行基本統(tǒng)計分析與主成分分析，聚類分析采用離差平和法，距離為歐式距離。

表1 31個鳳凰單叢茶樹品系資源及編號Table 1 Numbering of 31 Phoenix single bundle tea plant resources

表2 生物學(xué)性狀選取及測量Table 2 Selection and measurement of biological characters

2 結(jié)果與分析

2.1 性狀分析

對31個鳳凰單叢品系的12個生物學(xué)性狀進行基本統(tǒng)計分析，如表3所示。結(jié)果表明，鳳凰單叢茶樹資源的主要性狀之間存在較大的差異，不同性狀在不同材料間表現(xiàn)出不同結(jié)果。另外從表3得知，數(shù)量性狀的變異系數(shù)最大是葉齒密度（50.56%），其次為葉齒深度（48.54%），變異系數(shù)最小是柱頭開裂數(shù)（4.85%），其中質(zhì)量性狀的變異性狀都比較均勻，基本集中在15%左右。

表3 主要生物學(xué)性狀的統(tǒng)計分析結(jié)果Table 3 Results of statistical analysis of main biological characters

2.2 相關(guān)性分析

對31個不同品系的鳳凰單叢的主要生物學(xué)性狀進行相關(guān)矩陣分析，如表4所示。結(jié)果表明，葉長與葉寬、葉形成顯著正相關(guān)；而葉形與葉寬成顯著性負相關(guān)；葉色與花柱長度成顯著性負相關(guān)；葉齒銳度與葉齒深度成極性顯著性負相關(guān)。

2.3 主成分分析

主成分分析是能夠清晰地解釋群體方差的主要來源依據(jù)，以利于更好地分析研究群體。對31個鳳凰單叢品系的12個主要生物學(xué)性狀進行主成分分析，如表5所示。結(jié)果表明，前5個主成分累計貢獻率在71.38%，第1主成分貢獻率是17.57%，對應(yīng)特征向量中貢獻最大的是葉齒密度。第2主成分的貢獻率在16.26%，對應(yīng)特征向量中貢獻最大的是花柱長度，其次是葉長，第3、4、5主成分累計貢獻率分別是12.85%、12.74%、11.96%，對應(yīng)特征向量貢獻分別是葉齒銳度、柱頭開裂數(shù)和葉脈對數(shù)影響作用最大。

2.4 聚類分析

根據(jù)12個生物學(xué)性狀對31個鳳凰單叢品系進行了聚類分析，在平均歐式距離為22處將31個品系分為4大類，如圖1所示。第一類是品系21，葉長、葉寬偏小，即葉子較小，葉形呈長橢圓形；第二類是品系15，其葉長葉寬在31個品系中最大，葉齒銳度小，稀疏，淺；第三類是25號和19號；第四類有27個品系，其中包含3個亞類，第一亞類包含3、12和1號品系，表現(xiàn)為柱頭開裂數(shù)偏多，葉齒密度稀疏；第二亞類包含4個品系，其中有4、31、23和8號品系，表現(xiàn)為葉齒深度為深，葉形為長橢圓形，第三亞類有20個品系，其中有18、27、5、6、11、14、20號，表現(xiàn)為葉齒為銳，葉密度較稀，葉色較深；6、16、22、28、2、7、17、30、24、29、13、10和26號品系葉齒為鈍，葉齒較深。從聚類分析的結(jié)果可以看出，綜合性狀的聚類與幾種不同性狀組合聚類的結(jié)果明顯不同，各類群內(nèi)只有被聚類的性狀表現(xiàn)才比較一致，僅個別有差異，結(jié)果更具合理性。

表4 12個生物性狀的相關(guān)矩陣分析Table 4 Correlation matrix analysis of 12 biological characters

表5 生物學(xué)性狀的主成份分析Table 5 Analysis of the main components of biological traits

圖1 鳳凰單叢品系生物學(xué)性狀的聚類分析Fig.1 Clustering analysis of biological traits of Phoenix single cluster

3 討論

本研究對31個鳳凰單叢品系進行聚類，得到變異系數(shù)在0.05～0.51之間，變幅0.46，說明品系之間具有較寬的遺傳基礎(chǔ)，不同海拔高度的鳳凰單叢品系的茶樹因接受光照、水分和溫度等不同，造就了品系間性狀的多樣性；但在平均歐式距離為22處，絕大部分資源又聚類在一起，說明品系之間親緣關(guān)系較近。通過相關(guān)性分析，了解性狀存在較高的關(guān)聯(lián)性，改變其中一個性狀的特性，意味著與之關(guān)聯(lián)度較高的性狀也會隨之改變，如烏龍的葉長短、葉寬窄，即葉子較小，葉形呈橢圓形。鳳凰單叢主要以香氣型歸類，然而本研究中并沒有歸類在一起，如八仙、大烏葉、蜜蘭、通天香、兄弟、早種和夜來香歸為一類，所以鳳凰單叢種間親緣關(guān)系和香味類型沒有必然聯(lián)系，這與前人研究一致[16]。鳳凰單叢受到栽培氣候、地理位置等諸多環(huán)境條件影響，相互滲透，在進化上具有較高的同源性，因此為了保證鳳凰單叢種質(zhì)的優(yōu)良品質(zhì)，應(yīng)結(jié)合鳳凰單叢品系生物學(xué)性狀和遺傳背景信息進行研究，更科學(xué)的選育具有雜種優(yōu)勢、綜合性狀好的優(yōu)良品系。

[1]方熊,王樹婷,鐘學(xué)斌,等.鳳凰單叢 (樅 )茶的地理標志保護對策分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報,2011(11): 187-190.

[2]晏嫦妤,羅軍武,趙超藝,等.鳳凰單叢主要品質(zhì)成分比較[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ),2006(06): 628-631.

[3]周春娟,莊東紅,郭守軍,等.不同品種 (系 )鳳凰單叢成品茶的香型分類與鑒定[J].茶葉科學(xué),2014(06): 609-616.

[4]劉振,趙洋,楊培迪,等.SSR、SRAP、ISSR 分子標記在茶樹品種親本鑒定上的比較分析[J].茶葉科學(xué),2014(06):617-624.

[5]劉彤,羅軍武,葛智文,等.分子標記技術(shù)及其在茶樹育種中的研究進展[J].茶葉通訊,2014(03): 3-7.

[6]馬建強,姚明哲,陳亮.茶樹遺傳圖譜研究進展[J].茶葉科學(xué),2010(05): 329-335.

[7]段志芬,劉本英,汪云剛,等.云南野生茶樹資源農(nóng)藝性狀多樣性分析[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2013,22(01):125-131.

[8]吳志祥,聶京濤,曹嫻,等 .利用 ISSR 對矮牽牛品種遺傳多樣性的聚類分析[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)科學(xué)版),2012,30(03):36-44

[9]沈程文.廣東茶樹種質(zhì)遺傳多樣性的形態(tài)和分子評價及其親緣關(guān)系研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

[10]游書梅,曹應(yīng)江,鄭家奎,等.73 份亞洲水稻恢復(fù)系農(nóng)藝性狀的主成分與聚類分析[J].植物遺傳資源學(xué)報,2015(02):250-256.

[11]蘇亞蕊,劉新浩,李鎖平.棉花種質(zhì)資源多樣性的 ISSR 聚類分析及主成分分析[J].河南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,42(04):401-406.

[12]殷冬梅,李拴柱,崔黨群.花生主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性及聚類分析[J].中國油料作物學(xué)報,2010,32(02):212-216.

[13]詹永發(fā),楊紅,涂祥敏,等.辣椒品種資源的遺傳多樣性和聚類分析[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(11): 12-15.

[14]潘存祥,許勇,紀海波,等.西瓜種質(zhì)資源表型多樣性及聚類分析[J].植物遺傳資源學(xué)報,2015(01): 59-63.

[15]陳亮,虞富蓮,童啟慶.關(guān)于茶組植物分類與演化的討論[J].茶葉科學(xué),2000(02): 89-94.

[16]吳清韓,莊東紅,朱慧,等.鳳凰單叢茶樹資源遺傳多樣性的 ISSR 分析[J].熱帶作物學(xué)報,2015(03): 499-503.