貴州野生茶樹(shù)種質(zhì)資源的主要生化成分及抗旱性評(píng)價(jià)

楊 鳳，劉 霞，尹 杰，3，宋勤飛，3，陳 娟，牛素貞，3*，劉進(jìn)平

(1.貴州大學(xué) 林學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.貴州大學(xué) 茶學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025； 3 .貴州大學(xué) 茶葉工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽(yáng) 550025；4.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所, 貴州 貴陽(yáng) 550025；5.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

【研究意義】茶樹(shù)種質(zhì)資源是開(kāi)展種質(zhì)創(chuàng)新和品種改良的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是茶樹(shù)生物學(xué)研究的重要材料。茶樹(shù)育種工作的成效和水平在很大程度上取決于遺傳種質(zhì)資源能否得到持續(xù)而大量的供應(yīng)[1-2]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】我國(guó)是茶樹(shù)起源地，貴州喀斯特山區(qū)處于茶樹(shù)起源地的中心區(qū)域，獨(dú)特的立體氣候、原生態(tài)的立地條件以及茶樹(shù)異花授粉特性，在長(zhǎng)期的自然進(jìn)化過(guò)程中，形成了豐富的野生茶種質(zhì)資源[3-4]。貴州喀斯特山區(qū)分布著大量野生茶樹(shù)[5-7]，其中一些種質(zhì)資源具有重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和利用潛力，長(zhǎng)期以來(lái)這些種質(zhì)資源被當(dāng)?shù)厝罕娮鳛轱嬃侠?。【本研究切入點(diǎn)】近年來(lái)，隨著人們對(duì)茶葉的消費(fèi)追求由數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變，優(yōu)質(zhì)茶葉的生產(chǎn)在貴州逐漸受到重視，政府及茶農(nóng)開(kāi)始對(duì)優(yōu)質(zhì)野生茶樹(shù)種質(zhì)資源進(jìn)行大量繁殖開(kāi)發(fā)利用[8]。但是這種利用仍然有限，對(duì)其品質(zhì)的判斷僅僅憑感官認(rèn)識(shí)，缺乏科學(xué)依據(jù),在對(duì)野生茶樹(shù)的利用上存在風(fēng)險(xiǎn)。因此，科學(xué)篩選優(yōu)質(zhì)野生茶樹(shù)種質(zhì)資源是對(duì)其合理開(kāi)發(fā)和利用的關(guān)鍵，是茶樹(shù)新品種培育和貴州茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)對(duì)野生茶樹(shù)種質(zhì)資源以及其無(wú)性繁殖后代的品質(zhì)成分分析，以篩選出一批優(yōu)質(zhì)的野生茶樹(shù)種質(zhì)資源，為貴州優(yōu)良茶樹(shù)品種的選育提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 材料來(lái)源

材料來(lái)源于黔西南分布區(qū)(興義、興仁、安龍、普安、晴隆、貞豐)、黔東南分布區(qū)(雷山、黎平)、黔北分布區(qū)(務(wù)川、道真、正安、印江、德江、金沙)、黔南分布區(qū)(都勻市、荔波、貴定、三都)和黔中分布區(qū)(安順、普定、貴陽(yáng)花溪久安)的 32個(gè)分布地的 73個(gè)野生茶樹(shù)單株株系種質(zhì)資源，代號(hào)分別為Q1～Q73；以及相應(yīng)野生茶樹(shù)單株的扦插苗，代號(hào)分別為Q1′～Q73′。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 野生單株及其扦插苗的獲取 2011年4月上中旬實(shí)地調(diào)查試驗(yàn)材料，4月末將調(diào)查獲得的材料扦插于貴州大學(xué)茶學(xué)試驗(yàn)基地，正常管理，長(zhǎng)勢(shì)一致。2012年1月對(duì)扦插苗進(jìn)行種植，種植按寬窄雙行一致，對(duì)種植苗進(jìn)行正常管理。2013年4月采摘，每個(gè)材料平行取樣3份，每株取100個(gè)一芽1葉測(cè)定百芽重，并分析品質(zhì)成分，以福鼎大白茶為對(duì)照[9]。

1.2.2 優(yōu)選材料的耐旱性試驗(yàn) 參考牛素珍[3]的方法進(jìn)行田間持續(xù)干旱試驗(yàn)，優(yōu)選野生茶種植資源的耐旱性株系。2012年1月將73個(gè)野生茶樹(shù) 1年生的扦插苗(苗高約15 cm)種植在貴州大學(xué)茶園實(shí)驗(yàn)基地，并按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)進(jìn)行寬窄雙行種植，每小區(qū)種植 20株，每個(gè)株系設(shè)3次重復(fù)，正常除草施肥，待根系長(zhǎng)穩(wěn)后，于 2012年 3月進(jìn)行遮雨處理，當(dāng)土壤含水量低于25 %田間持水量時(shí)，補(bǔ)水至25 %～35 %，共補(bǔ)水 8次。于 2013年 3月統(tǒng)計(jì)植株死亡率、株高增長(zhǎng)量等指標(biāo)。

1.3 品質(zhì)成分分析

1.3.1 品質(zhì)分析 對(duì)73個(gè)野生茶單株采摘春梢一芽1葉測(cè)定其重量后，參考黃意歡[16]的方法進(jìn)行固樣，將樣品于240 W功率下，微波殺青干燥5 min后于80℃烘箱烘干，密封冷藏保存，對(duì)其品質(zhì)和成分進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)材料平行取樣 3份。選取各地生長(zhǎng)的福鼎大白茶1份，混合后作為對(duì)照。

1.3.2 成分測(cè)定 茶多酚含量測(cè)定采用酒石酸亞鐵比色法(GB/T 8313-2002)，游離氨基酸含量的測(cè)定采用茚三酮比色法(GB/T 8314-2002)，咖啡堿含量的測(cè)定采用紫外分光光度法(GB/T 8312-2002)[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州野生茶種質(zhì)資源原生地品質(zhì)評(píng)價(jià)

從表1看出，73個(gè)野生茶樹(shù)單株中，有 31個(gè)單株的茶多酚含量顯著高于對(duì)照(福鼎大白茶)，30個(gè)單株茶多酚含量顯著低于對(duì)照，其余材料茶多酚含量與對(duì)照差異不顯著。游離氨基酸變異系數(shù)較大，變異系數(shù)為36.19 %，含量為0.81 %～7.86 %，平均3.72 %，高于對(duì)照(3.45 %)。36個(gè)單株的氨基酸含量顯著高于對(duì)照，其中，Q16、Q17、Q20和Q22的氨基酸含量大于6 %；19個(gè)單株氨基酸含量顯著低于對(duì)照，其余單株與對(duì)照差異不顯著。酚氨比變異較大，變異系數(shù)為53.36 %，31個(gè)單株酚氨比小于 8，34個(gè)單株為8～15，其余8個(gè)單株酚氨比大于15。野生茶樹(shù)的咖啡堿含量在 1.28 %～5.20 %，平均3.32 %，其中39個(gè)單株咖啡堿含量極顯著低于對(duì)照，13個(gè)單株的咖啡堿含量極顯著高于對(duì)照。

綜合品質(zhì)因素分析發(fā)現(xiàn)，Q1、Q2、Q3、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14、Q15、Q16、Q17、Q18、Q19、Q20、Q21、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27、Q32、Q34、Q38、Q40、Q41、Q49、Q50、Q51、Q56、Q57、Q66、Q68、Q70、Q72和Q73等36個(gè)株系為優(yōu)選株系，且符合制作優(yōu)質(zhì)茶葉的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 貴州野生茶種質(zhì)資源扦插苗的品質(zhì)

為進(jìn)一步明確貴州野生茶樹(shù)種質(zhì)資源品質(zhì)的穩(wěn)定性，對(duì)篩選出的 36個(gè)優(yōu)質(zhì)野生茶種質(zhì)資源扦插苗品質(zhì)成分和百芽重的分析結(jié)果(表2)表明，扦插苗的茶多酚含量為19.62 %～38.68 %，除Q22′、Q26′的茶多酚含量過(guò)低，其余34個(gè)扦插苗茶多酚含量均在制作優(yōu)良品質(zhì)綠茶的范圍。氨基酸含量為2.44 %～5.75 %，Q3′、Q11′、Q12′、Q18′、Q22′、Q27′、Q32′、Q34′、Q41′、Q49′、Q51′、Q56′、Q66′和Q70′ 等14個(gè)扦插苗的游離氨基酸含量顯著或極顯著高于對(duì)照，

表1 73個(gè)貴州野生茶種質(zhì)資源原生地的品質(zhì)成分

注：*、**分別表示與對(duì)照差異顯著(P≤0.05)及極顯著(P≤0.01)，下同。

Note: * and ** indicate significance of difference atP≤0.05 andP≤0.01 level respectively. The same as below.

是制作優(yōu)質(zhì)綠茶或紅茶的優(yōu)良材料。扦插苗咖啡堿含量為2.09 %～ 4.81 %，其中Q3′、Q10′、Q11′、Q15′、Q16′、Q18′、Q19′、Q20′、Q23′、Q24′、Q26′、Q27′、Q32′、Q34′、Q38′、Q41′、Q49′、Q50′、Q51′、Q56′、Q57′、Q66′、Q68′、Q70′、Q72′和Q13′ 等 26個(gè)扦插苗顯著或極顯著低于對(duì)照。扦插苗的一芽1葉百芽重為6.3～11.6 g，其中Q3′、Q14′、Q15′、Q16′、Q20′、Q24′、Q25′、Q27′、Q32′、Q34′、 Q41′、Q49′、Q51′、Q56′、Q66′和Q73′等 16個(gè)扦插苗顯著或極顯著高于對(duì)照。

以游離氨基酸和一芽一葉百芽重為主要參考指標(biāo)，結(jié)合茶多酚含量、咖啡堿含量及酚氨比，從36個(gè)優(yōu)質(zhì)野生茶種質(zhì)資源中篩選出Q3、Q18、Q27、Q32、Q34、Q41、Q49、Q51、Q56和Q66等10個(gè)品質(zhì)性狀穩(wěn)定的優(yōu)良野生茶樹(shù)種質(zhì)資源。

2.3 基于葉片解剖結(jié)構(gòu)的優(yōu)良野生茶樹(shù)的抗旱性評(píng)價(jià)

對(duì)10個(gè)品質(zhì)性狀穩(wěn)定的野生茶樹(shù)扦插苗(Q3′、Q18′、Q27′、Q32′、Q34′、Q41′、Q49′、Q51′、Q56′、Q66′)進(jìn)行單株葉片解剖結(jié)構(gòu)分析，葉片的上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵海比、葉片組織結(jié)構(gòu)緊密度(CTR)均存在不同程度的差異。在葉片抗旱評(píng)價(jià)的參數(shù)指標(biāo)中，葉片CTR具有品種特異

表2 貴州野生茶扦插苗的品質(zhì)成分

穩(wěn)定性。 前人研究表明，抗旱性強(qiáng)的植物品種其CTR較大，反之，則較小[24]。從表3看出，Q18′、Q32′、Q34′、Q49′和Q56′的單株葉片柵海比和CTR分別在0.6和0.3以上，尤其以Q56′的柵海比和葉片CTR最大，分別是0.89和0.38。綜合葉片解剖結(jié)構(gòu)分析結(jié)果認(rèn)為，Q18′、Q32′、Q34′、Q49′和Q56′種質(zhì)資源抗旱性能好，其中以Q56′抗旱性能最好。

2.4 基于田間持續(xù)干旱試驗(yàn)的優(yōu)良野生茶樹(shù)的抗旱性

從表4看出，干旱對(duì)10個(gè)野生茶樹(shù)扦插苗均有不同程度的傷害，但以對(duì)Q56′的傷害程度最小，旱死率最低，株高凈增量顯著高于其他材料；其次是Q49′和Q34′，其旱死率較低，株高凈增量較高。干旱對(duì)Q3′和Q51′傷害最大，旱死率分別為59 %和49 %，株高凈增量均小于4 cm。綜合抗旱因素指標(biāo)，10個(gè)野生茶樹(shù)扦插材料中可優(yōu)選出抗旱性能好的4個(gè)材料，分別為Q18′、Q34′、Q49′和Q56′。田間持續(xù)干旱試驗(yàn)結(jié)果與葉片解剖的抗旱性評(píng)價(jià)結(jié)果高度吻合。據(jù)此，田間持續(xù)干旱試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了葉片解剖節(jié)對(duì)抗旱性評(píng)價(jià)的正確性。

表3 優(yōu)良野生茶樹(shù)葉片的解剖結(jié)構(gòu)

注：同列不同大、小寫(xiě)字母分別表示差異達(dá)極顯著水平(P≤0.01) 和顯著水平(P≤0.05)，下同。 Note: Different capital and lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP≤0.01 andP≤0.05 level respectively. The same as below.

表4 田間干旱栽培條件下10個(gè)野生茶樹(shù)扦插苗長(zhǎng)的抗旱性

3 討 論

茶多酚、氨基酸、咖啡堿是茶葉主要生化成分，其含量的多少、各成分間比例大小會(huì)影響茶葉風(fēng)味品質(zhì)，一定程度上決定茶葉的適制性；同時(shí)也是構(gòu)成茶葉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)的重要成分[11-13]。貴州73個(gè)野生茶樹(shù)茶中多酚含量較合適，氨基酸含量差異較大，其變異系數(shù)達(dá)36.19 %，酚氨比變異系數(shù)達(dá)53.36 %，從中選出氨基酸含量較高，而茶多酚含量適中的優(yōu)良品系可能性較大，73個(gè)材料中有 36個(gè)材料的游離氨基酸含量顯著高于對(duì)照(福鼎大白茶)。

覃秀菊等[14]認(rèn)為，氨基酸含量在3.5 %以上，茶多酚含量在25 %以下的茶樹(shù)品種制作綠茶品質(zhì)鮮甜爽口；李瑞[15]認(rèn)為，茶多酚在20 %～24 %時(shí)綠茶品質(zhì)最佳，而氨基酸含量越高越好。葉乃興等[16]認(rèn)為，酚氨比小于8適制綠茶，酚氨比為8～15的紅綠兼制，大于15的適制紅茶。陳亮等[17,23]對(duì)全國(guó) 596份茶樹(shù)資源分析發(fā)現(xiàn)，氨基酸平均含量?jī)H為 3.3 %。本研究結(jié)果表明，貴州地區(qū)的野生茶樹(shù)種質(zhì)資源氨基酸含量高于全國(guó)平均水平，適宜制出品質(zhì)優(yōu)良的綠茶；從73個(gè)單株野生茶樹(shù)種質(zhì)資源中優(yōu)選出的36個(gè)單株中有14個(gè)單株的游離氨基酸含量顯著高于對(duì)照(福鼎大白茶)，26個(gè)單株中的咖啡堿含量顯著或極顯著低于對(duì)照，16個(gè)單株一芽1葉百芽重顯著或極顯著高于對(duì)照。結(jié)合游離氨基酸和一芽1葉百芽重，篩選出Q3、Q18、Q27、Q32、Q34、Q41、Q49、Q51、Q56和Q66等10個(gè)品質(zhì)性狀穩(wěn)定的優(yōu)良野生茶樹(shù)種質(zhì)資源。

植物性狀是由遺傳因子和環(huán)境因子共同作用形成的，是植物進(jìn)化過(guò)程中可塑性最大的器官，其特征能夠在一定程度上體現(xiàn)植物本身對(duì)所在環(huán)境的適應(yīng)[18]。植物葉片結(jié)構(gòu)是葉片保水的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[19]，柵欄組織發(fā)達(dá)及退化的海綿薄壁組織結(jié)構(gòu)是植物耐旱的一個(gè)特征，葉片組織緊密度越大，植物耐旱性越強(qiáng)，且高度發(fā)達(dá)的柵欄組織可避免干旱地區(qū)強(qiáng)烈光照對(duì)葉肉細(xì)胞的灼傷[20-22]。本研究表明，10個(gè)野生茶樹(shù)單株葉片的上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵海比、葉片CTR均存在不同程度的差異，其中在優(yōu)選出的10株種質(zhì)資源扦插材料中發(fā)現(xiàn)Q18′、Q34′、Q49′和Q56′野生茶樹(shù)單株葉片柵海比和葉片CTR均分別在0.6和0.3以上，尤其以Q56′的柵海比和葉片CTR均值最大，分別是0.89和0.38。表明野生茶樹(shù)Q18′、Q34′、Q49′和Q56′具有一定抗旱特性。根據(jù)田間持續(xù)干旱試驗(yàn)結(jié)果最終獲得Q18、Q34、Q49和Q56共4株抗旱的野生茶樹(shù)種質(zhì)資源。

4 結(jié) 論

本研究通過(guò)對(duì)貴州73個(gè)單株野生茶樹(shù)種質(zhì)資源以及其無(wú)性繁殖后代的品質(zhì)成分分析，篩選出10個(gè)野生茶樹(shù)種質(zhì)資源株系，分別為Q3、Q18、Q27、Q32、Q34、Q41、Q49、Q51、Q56和Q66。通過(guò)對(duì)10個(gè)株系的扦插苗葉片解剖結(jié)構(gòu)的抗旱性初步評(píng)價(jià)和田間持續(xù)干旱試驗(yàn)結(jié)果，最終選出4個(gè)具有抗旱性能的優(yōu)質(zhì)野生茶樹(shù)種質(zhì)資源，分別為Q18、Q34、Q49和Q56，可作為貴州野生茶樹(shù)種質(zhì)資源加以利用。