武夷名叢茶樹種質(zhì)資源葉片解剖結(jié)構分析

王飛權 李紀艷 馮花 羅盛財 林美菁 李少華 張見明

摘? 要? 為了鑒定評價武夷山茶區(qū)地方茶樹種質(zhì)資源葉片解剖結(jié)構特征，以70份武夷名叢茶樹種質(zhì)葉片為材料，對其解剖結(jié)構及特性進行比較分析。結(jié)果表明：70份武夷名叢的17個葉片解剖結(jié)構性狀存在比較豐富的遺傳變異，平均遺傳多樣性指數(shù)為1.85，平均變異系數(shù)為17.64%;總體表現(xiàn)出較強的抗逆性，抗旱、抗病蟲性平均隸屬函數(shù)均值和抗寒性平均得分分別為0.40、0.39、1.28;大多數(shù)武夷名叢適制烏龍茶或綠茶，少數(shù)適制紅茶或紅綠茶兼制;平均生產(chǎn)力指數(shù)為2648.85，潛在生產(chǎn)力總體較高;基于葉片解剖結(jié)構指標進行聚類分析，將70份武夷名叢劃分為3個類群，3個類群之間除了上下表皮角質(zhì)層厚度、上表皮與海綿組織厚度比及草酸鈣結(jié)晶數(shù)差異不顯著外，其他解剖結(jié)構性狀均存在顯著甚至極顯著差異;主成分分析表明，前4個主成分的特征值大于1且代表了17個葉片解剖結(jié)構指標84.26%的信息;根據(jù)主成分及其對應特征值計算各武夷名叢的綜合得分，排在前10位的武夷名叢綜合性狀優(yōu)良，可在烏龍茶產(chǎn)品的開發(fā)與創(chuàng)新利用、茶樹優(yōu)良品種選育等方面加以利用。研究結(jié)果旨在為武夷山地方優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源的鑒定與利用、新品種選育提供參考。

關鍵詞? 武夷名叢;種質(zhì)資源;葉片解剖結(jié)構;抗逆性;生產(chǎn)力指數(shù);聚類分析;主成分分析

中圖分類號? S571.1? ? ?文獻標識碼? A

Analysis of Leaf Anatomical Structure of Wuyi Mingcong Tea

Germplasm Resources

WANG Feiquan1， LI Jiyan2， FENG Hua1， LUO Shengcai3， LIN Meijing1， LI Shaohua1， ZHNAG Jianming4， ZHANG Bo1， CHEN Rongbing1*

1. College of Tea and Food Science， Wuyi University / Collaborative Innovation Center of Chinese Oolong Tea Industry， Wuyishan， Fujian 354300， China; 2. Rizhao Tea Research Institute， Rizhao， Shandong 276800， China; 3. Guiyan Tea Industry Co.， Ltd.， Wuyishan， Fujian 354300， China; 4. International Tea Research Center， Wuyi University， Wuyishan， Fujian 354300， China

Abstract? In order to identify and evaluate the leaf anatomical characteristics of tea germplasm resources in Wuyi Mountain tea region， the leaves of 70 Wuyi Mingcong tea germplasms were used as the materials for the comparative analysis of the anatomical structures and characteristics. There was abundant genetic variability in the 17 anatomical structure traits of the leaves of the 70 Wuyi Mingcong， with an average genetic diversity index of 1.85 and an average coefficient of variation of 17.64%. Strong stress resistance was found for all the germplasms. The mean value of the average membership function of drought resistance， disease and insect resistance and the average score of the cold resistance was 0.40， 0.39 and 1.28， respectively. Most of them were suited for making Oolong tea or green tea， while a few were suited for making black tea or both black and green tea. The average productivity index was 2648.85， indicating a higher potential productivity. The cluster analysis based on the anatomical structure traits of leaves showed that the 70 Wuyi Mingcong were divided into three groups. In addition to the thickness of upper and lower epidermis cuticle， the thickness ratio of upper epidermis to sponge tissue and the crystal number of calcium oxalate， other anatomical structure traits showed significantly or extremely significant difference among the three groups. The principal component analysis showed that the characteristic value of the former four principal components were bigger than one and represented 84.26% of the information of 17 anatomical structure traits of leaves. The composite scores of each Wuyi Mingcong were calculated based on the principal component and their corresponding characteristic value. The top ten Wuyi Mingcong had excellent comprehensive characters， which could be used in the development and innovative utilization of Oolong tea products， the selection and breeding of excellent tea varieties. The results were expected to provide references for the identification and utilization of local excellent tea germplasm resources and the breeding of new varieties in Wuyi Mountain.

茶葉生產(chǎn)力指數(shù)N，按照式（1）進行計算[8];抗寒性得分Y按照式（2）進行計算（式中X為柵欄組織厚與海綿組織厚的比值，R=0.85）[14]。

N=400 μm范圍內(nèi)第一層柵欄組織細胞數(shù)×

柵欄組織厚度 （1）

Y=5.47X-1.78 （2）

1.4? 數(shù)據(jù)處理

對所測解剖結(jié)構各性狀的基本數(shù)據(jù)統(tǒng)計、變異系數(shù)、遺傳多樣性指數(shù)及各武夷名叢抗逆性的隸屬函數(shù)值采用Microsoft excel 2010軟件進行分析。其中，遺傳多樣性指數(shù)（H′）采用Shannon- Weave指數(shù)（H′）法進行計算[4];各性狀指標的隸屬函數(shù)值f（xi）以Fuzzy數(shù)學中隸屬函數(shù)法進行計算[30]，計算公式見式（3）（式中xi為指標測定值，xmin、xmax為所有武夷名叢葉片解剖結(jié)構某一指標的最小值和最大值），最后計算各武夷名叢葉片解剖結(jié)構中所有與相應抗逆性有關指標的平均隸屬函數(shù)值（mean membership function value，MM），以此來評價武夷名叢的抗逆性，即平均隸屬函數(shù)值越大，抗逆性越強。參考張文娥等[31]、潘昕等[32]的方法，結(jié)合茶樹自身的生物學特性，認為平均隸屬函數(shù)值在0.35及以上的茶樹種質(zhì)的抗逆性較強，以此對武夷名叢總體的抗逆性進行評價。

f（xi）=（xi-xmin）/（xmax-xmin） （3）

式中，i為1， 2， ···， 70。

采用IBM SPSS 24.0統(tǒng)計軟件進行聚類分析、方差分析、主成分分析及綜合評價。其中，主成分分析采用因子過程的主成分分析法，提取特征值大于1.0的因子作為主成分;聚類分析為系統(tǒng)聚類下離差平方和法（Wards method），種質(zhì)間的遺傳距離為歐氏平方距離;采用LSD法對聚類后各類群的不同葉片解剖結(jié)構性狀進行多重比較。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 武夷名叢葉片解剖結(jié)構的表現(xiàn)與遺傳變異性分析

70份武夷名叢17項葉片解剖結(jié)構指標的基本參數(shù)、遺傳多樣性指數(shù)、變異系數(shù)分析結(jié)果見表2，由表可知武夷名叢茶樹種質(zhì)資源在葉片解剖結(jié)構方面具有比較豐富遺傳多樣性。其中，海葉比值的遺傳多樣性指數(shù)最大，其次是柵欄組織細胞個數(shù)、柵海比值、抗寒性得分、柵葉比值和柵欄組織厚度，分別為2.05、2.02、2.02、2.01和2.00，表明武夷名叢茶樹種質(zhì)資源在海葉比值、柵欄組織細胞個數(shù)、柵海比值、抗寒性得分、柵葉比值和柵欄組織厚度上呈現(xiàn)出明顯的遺傳多樣性，遺傳改良潛力較大。上表皮角質(zhì)層厚度和柵欄組織層數(shù)的離散程度較低，均為1.60，表明上表皮角質(zhì)層厚度在2.0～3.0 μm和柵欄組織層數(shù)在1.5～2.5層是武夷名叢資源比較普遍的性狀。

變異系數(shù)是衡量茶樹種質(zhì)資源之間相關性狀變異程度的統(tǒng)計參數(shù)[33]。分析發(fā)現(xiàn)，70份武夷名叢茶樹種質(zhì)資源17項葉片解剖結(jié)構性狀的變異范圍較大，表明武夷名叢茶樹種質(zhì)資源在葉片解剖結(jié)構性狀方面表現(xiàn)出較明顯的變異。其中，變異系數(shù)最大的是草酸鈣結(jié)晶數(shù)（56.29%），其次是抗寒性得分和海柵比值，分別為37.81%和18.26%，最小的是海葉比值（6.44%）。17個性狀中，有2項指標的變異系數(shù)超過35%。70份武夷名叢中，JM001的上表皮角質(zhì)層、上表皮、柵欄組織、海綿組織、下表皮、下表皮角質(zhì)層及葉片等組織最厚，最薄的分別是JM007、JM061、JM066、JM078、JM002、JM007和JM048;細胞個數(shù)和柵欄層數(shù)最多的分別是JM019、JM018，

最少的是JM020;柵海比值和柵葉比值最大的是JM021、JM050，最小的是JM015、JM066;上海比值最大的是JM077，最小的是JM031、WM121;海柵比值最大的是JM066，最小的是JM050;海葉比值最大的是JM015，最小的是JM008、JM021、JM046、JM050;草酸鈣結(jié)晶數(shù)最多的是JM073，最少的是JM005、JM067。

2.2? 武夷名叢的抗逆性分析

70份武夷名叢的隸屬值與抗性評價見表3。

2.2.1? 抗病蟲性分析? 研究表明，上表皮角質(zhì)層、柵欄組織、下表皮、下表皮角質(zhì)層、葉片厚度及柵欄層數(shù)、柵海比值與茶樹的抗病蟲性密切相關[8， 13， 17]。因此，利用隸屬函數(shù)法計算70份武夷名叢該7項指標的隸屬函數(shù)值，取其平均值

對抗病蟲性進行綜合評價。由表3可知，70份武夷名叢平均隸屬函數(shù)值在0.17～0.92之間，平均值為0.40，表明武夷名叢的抗病蟲性總體較強。其中，排在前10位的平均隸屬函數(shù)值均在0.49及以上，表明該10份武夷名叢具有較強的抗病蟲性;排在后10位的均在0.27及以下，表明該10份武夷名叢的抗病蟲性較弱。

2.2.2? 抗旱性分析? 研究表明，上表皮角質(zhì)層、柵欄組織、葉片厚度及柵欄層數(shù)、柵海比值、草酸鈣結(jié)晶數(shù)與茶樹的抗旱性密切相關[16， 23]。因此，利用隸屬函數(shù)法計算70份武夷名叢該6項解剖結(jié)構指標的隸屬函數(shù)值，取其平均值對抗旱性進行綜合評價。由表3可知，70份武夷名叢平均隸屬函數(shù)值在0.13～0.78之間，平均值為0.39，表明武夷名叢總體具有較強的抗旱性。其中，排在前10位的平均隸屬函數(shù)值均在0.50及以上，表明該10份武夷名叢具有強的抗旱性;排在后10位的均在0.28及以下，表明該10份武夷名叢的抗旱性弱。

2.2.3? 抗寒性分析? 研究表明，茶樹的抗寒性與茶樹葉片解剖結(jié)構密切相關，抗寒性強的茶樹品種柵欄組織的厚度大、細胞層數(shù)多、排列緊密，細胞較小，柵海比值、柵葉比值高[8， 14-15]。因此，可以利用回歸方程計算茶樹的抗寒性得分，以此鑒定茶樹品種的抗寒性強弱[14]，如李劍等[34]研究認為抗寒性得分在2.0及以上的茶樹品種，其抗寒性強，本試驗參考該方法認為得分在1.0及以上的茶樹種質(zhì)的抗寒性較強。對70份武夷名叢的抗寒性得分進行分析（表2），發(fā)現(xiàn)其抗寒性得分變化范圍在0.11～2.61之間，平均得分為1.28。其中，抗寒性得分最高的是JM050，最低的是JM066;有54份武夷名叢的抗寒性得分大于等于1.0，具有較強的抗寒性，其他均在1.0以下，抗寒性較弱。表明武夷名叢的抗寒性總體較強。

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