基于表型性狀和生化成分的陜西茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性研究

丁帥濤，程曉梅，張 亞，萬 斌，任華江,2,3，江昌俊，余有本，紀(jì)曉明,2,3，胡 歆，2，3

(1.咸陽涇渭茯茶有限公司，陜西咸陽 712044；2.陜西蒼山秦茶集團(tuán)有限公司，西安 710003；3.國家林業(yè)局茯茶工程技術(shù)研究中心，陜西咸陽 712044；4.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，合肥 230036；5.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西楊凌 712100)

茶樹是中國重要的經(jīng)濟(jì)作物，具有重要的飲用、科研及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，屬山茶科(Theaceae)山茶屬(Camellia)茶種(Camelliasinensis)，中國最早發(fā)現(xiàn)、栽培茶樹及利用茶葉[1]。茶樹種質(zhì)資源是茶樹育種、遺傳研究及生產(chǎn)利用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，從表型性狀[2-4]、生化成分[5-8]及分子生物學(xué)[9-11]等方面對茶樹種質(zhì)資源進(jìn)行科學(xué)鑒定分類，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性利用優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源，對獲取適宜特定地區(qū)栽種的優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源，豐富茶樹種質(zhì)資源類型具有科研價(jià)值。

雖然以DNA分子標(biāo)記為標(biāo)志的分子生物學(xué)手段在茶樹種質(zhì)資源鑒定分類、遺傳多樣性研究、指紋圖譜構(gòu)建等方面具有廣泛應(yīng)用，但檢測技術(shù)相對較繁瑣，仍缺乏一套全面的分子標(biāo)記檢測標(biāo)準(zhǔn)體系和標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜，在一定程度上影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性[9-11]。表型性狀鑒定是茶樹種質(zhì)資源研究最基本的途徑，水浸出物、茶多酚、氨基酸及咖啡堿等主要生化成分是茶葉風(fēng)味及營養(yǎng)價(jià)值的主要決定因素。近年來，依據(jù)表型性狀和生化成分對茶樹種質(zhì)資源進(jìn)行初步鑒定分類的研究較多[2-8]，在保證栽培措施和環(huán)境因素一致的條件下，檢測方法相對較簡單，易于掌握和操作，鑒定分類結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和代表性，在一定程度上為茶樹種質(zhì)資源鑒定分類、遺傳育種選材提供基礎(chǔ)性資料和參考依據(jù)。

陜南茶區(qū)北依秦嶺，南屏巴山，境內(nèi)茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性豐富，是中國江北茶區(qū)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗茶樹品種資源天然基因庫之一。肖永綏[12]、程良斌[13]按照地域分布、栽培歷史及組成類型將陜西茶樹種質(zhì)資源分為紫陽群體、西鄉(xiāng)大河壩群體、南鄭碑壩群體、寧強(qiáng)廣坪群體、白河歌風(fēng)群體、山陽漫川群體和苦茶群體7大群體種。目前，紫陽縣擁有首批國家級茶樹良種紫陽群體種，西鄉(xiāng)縣擁有極具地域特色的大河壩群體種，南鄭縣擁有歷史悠久的碑壩群體種，具有顯著地域群體特性和豐富遺傳多樣性[12-14]。近幾年來有關(guān)陜西茶樹種質(zhì)資源鑒定分類的研究較多[2，15-17]，但采集的茶樣多數(shù)來自陜西省茶樹種質(zhì)資源圃或西北農(nóng)林科技大學(xué)茶葉試驗(yàn)站，具有一定的局限性，不能真實(shí)代表當(dāng)?shù)厝后w種茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性。為進(jìn)一步了解陜西茶樹種質(zhì)資源狀況及其遺傳多樣性，挖掘整理、保護(hù)利用陜西茶樹種質(zhì)資源，篩選適宜該地茶區(qū)栽種的優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源，本研究選取陜西漢中西鄉(xiāng)(1～7)、商洛商南(8～14)、安康紫陽(15～38)共計(jì)38份當(dāng)?shù)厝后w種茶樹種質(zhì)資源作為試驗(yàn)材料，對其表型性狀和生化成分進(jìn)行調(diào)查和分析，鑒定評價(jià)其表型性狀和生化成分遺傳多樣性，以期為陜西優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源選育提供基礎(chǔ)性種質(zhì)資源信息和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試茶樹種質(zhì)資源材料于2017年-2018年4-5月采摘自陜南茶區(qū)當(dāng)?shù)厝后w種，其中漢中西鄉(xiāng)(1～7)，商洛商南(8～14)，安康紫陽(15～38)。采摘供試茶樹種質(zhì)資源一芽二葉，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)微波殺青，80 ℃干燥固樣，備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 茶樹種質(zhì)資源表型性狀觀測項(xiàng)目及方法[18-19]篩選生長健壯、樹型完整茶樹單株，觀測典型成熟葉表型性狀(葉長、葉寬、葉面積、葉形、葉色、葉身、葉緣、光澤性、葉面隆起性、葉片著生角度)，觀察并記錄茶樹新梢性狀(芽葉色澤、芽葉光澤、芽葉茸毛)。茶樹種質(zhì)資源表型性狀級別和變異范圍見表1，數(shù)值型性狀按照實(shí)測值統(tǒng)計(jì)分析，描述型性狀根據(jù)表型性狀分級賦值后統(tǒng)計(jì)分析。

表1 茶樹種質(zhì)資源表型性狀級別和變異范圍Table 1 Phenotypic traits degree and heteromorphosis of tea germplasm resources

1.2.2 茶樹種質(zhì)資源生化成分測定項(xiàng)目及方法[20]水浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)：GB/T 8305-2013《茶-水浸出物測定》；茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)：GB/T 8313-2008《茶-茶多酚測定》；氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)：GB/T 8314-2013《茶-氨基酸總量的測定》；咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)：GB/T 8312-2013《茶-咖啡堿測定》。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析方法

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。利用Shannon-Wiener遺傳多樣性指數(shù)H′來評價(jià)表型性狀的遺傳多樣性大小[21]，其中H′=-∑Pi*lnPi，Pi=Ni/N，Pi為某表型性狀第i級內(nèi)個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分比，Ni表示某表型性狀第i級內(nèi)個(gè)體數(shù)，N為個(gè)體總數(shù)。

利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及聚類分析，采用系統(tǒng)聚類最遠(yuǎn)臨元素的方法對茶樹種質(zhì)資源表型性狀進(jìn)行Q型聚類分析，用平方歐氏距離繪制聚類分析結(jié)果樹狀圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶樹種質(zhì)資源表型性狀和生化成分遺傳多樣性分析

2.1.1 表型性狀及遺傳多樣性指數(shù) 對茶樹種質(zhì)資源表型性狀及遺傳多樣性指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析(表2)。結(jié)果表明：不同表型性狀在其描述級別上呈不均勻分布，相同表型性狀之間變異幅度較大，不同表型性狀變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)差異較大，其中葉長變異系數(shù)最小(19.88%)，葉色變異系數(shù)最大(55.96%)，平均變異系數(shù)31.84%；芽葉光澤遺傳多樣性指數(shù)最小(0.691 8)，葉長遺傳多樣性指數(shù)最大(2.003 0)，平均遺傳多樣性指數(shù)1.105 9；數(shù)值型性狀(葉長、葉寬、葉面積)遺傳多樣性指數(shù)均大于描述型性狀(葉種類、葉形、葉色等)。

上述研究結(jié)果與李瑞等[2]、蔣會兵等[3]、田甜等[4]的結(jié)果存在一定差異，可能與茶樹種質(zhì)資源材料選擇地域和種類不同有關(guān)，不同地域間茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性指數(shù)不同。本研究結(jié)果在一定程度上表明陜西漢中、安康、商洛茶樹種質(zhì)資源表型性狀變異豐富，基于表型性狀對茶樹種質(zhì)資源篩選潛力較大。

表2 茶樹種質(zhì)資源表型性狀統(tǒng)計(jì)及遺傳多樣性指數(shù)(H′)Table 2 Phenotypic traits and diversity index(H′) of tea germplasm resources

2.1.2 生化成分及遺傳多樣性指數(shù) 對茶樹種質(zhì)資源生化成分及遺傳多樣性指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析(表3)。結(jié)果表明：不同茶樹種質(zhì)資源生化成分之間差異明顯，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)差異較大。其中變異系數(shù)為10.89%(水浸出物)～30.03%(酚氨比)，平均變異系數(shù)21.78%；遺傳多樣性指數(shù)為1.770 1(水浸出物)～2.049 2(茶多酚)，平均遺傳多樣性指數(shù)1.890 0。

水浸出物是茶湯主要呈味物質(zhì)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低反映茶葉中可溶性物質(zhì)的多少，標(biāo)志著茶湯的厚薄、滋味的濃強(qiáng)程度，從而在一定程度上反映茶葉品質(zhì)的優(yōu)劣。由表3可知，茶樹種質(zhì)資源水浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.70%～51.70%，平均值45.42%，超過平均值的占比60.53%，表明陜西茶樹種質(zhì)資源內(nèi)含物質(zhì)較豐富。在茶樹種質(zhì)資源生化成分的4個(gè)指標(biāo)中，水浸出物變異系數(shù)最小，為10.89%，遺傳多樣性指數(shù)為1.770 1，表明水浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖然變幅較大，但基于水浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)對茶樹種質(zhì)資源篩選改良潛力較小。茶多酚是一類存在于茶葉中的多元酚混合物，以兒茶素為主體成分，占多酚類物質(zhì)總量70%～80%。茶多酚在茶湯中呈苦澀味，有較強(qiáng)刺激性，是形成茶葉品質(zhì)的重要活性物質(zhì)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低對茶葉品質(zhì)形成具有重要作用。由表3可知，茶樹種質(zhì)資源茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.48%～24.15%，平均值16.34%，有18份茶樹種質(zhì)資源茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于平均值，變異系數(shù)19.64%，遺傳多樣性指數(shù)最大，為2.049 2，結(jié)果表明基于茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)對茶樹種質(zhì)資源篩選改良潛力較大。其中有4份茶樹種質(zhì)資源茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于20%，17號最高(24.15%)，其次為24號(22.61%)、12號(22.46%)和4號(20.12%)，可作為高茶多酚特異種質(zhì)資源進(jìn)一步篩選；20號茶樹種質(zhì)資源茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，為10.48%，可作為低茶多酚特異種質(zhì)資源進(jìn)一步篩選。氨基酸是茶葉主要化學(xué)成分之一，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低反映茶湯滋味鮮爽性，是茶湯滋味的重要化學(xué)成分。由表3可知，茶樹種質(zhì)資源氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.31%～3.10%，平均值2.20%，超過平均值的占比39.47%，變異系數(shù)21.92%，遺傳多樣性指數(shù)1.8969。其中有4份茶樹種質(zhì)資源氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于3.00%，1號最高(3.10%)，17號(3.06%)、22號(3.04%)和33號(3.01%)次之，可作為高氨基酸特異種質(zhì)資源進(jìn)一步篩選。

表3 茶樹種質(zhì)資源生化成分及遺傳多樣性指數(shù)(H′)Table 3 Biochemical components and diversity index(H′) of tea germplasm resources

茶葉中嘌呤堿主要有咖啡堿、可可堿、茶堿，以咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，是構(gòu)成茶湯滋味的重要成分之一。由表3可知，茶樹種質(zhì)資源咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.24%～3.97%，平均值2.70%，低于平均值的占比42.11%，變異系數(shù)26.42%，遺傳多樣性指數(shù)1.981 4。其中有4份茶樹種質(zhì)資源咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.60%，8號最低(1.24%)，10號(1.44%)、11號(1.46%)和9號(1.53%)次之，可作為低咖啡堿特異種質(zhì)資源進(jìn)一步篩選。酚氨比(TP/AA)是茶葉中茶多酚和氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值。茶多酚和氨基酸是茶葉品質(zhì)成分中含碳化合物和含氮化合物的突出代表，其比值反映茶葉兩大主要品質(zhì)成分配比情況，可在相當(dāng)程度上判定鮮葉品質(zhì)屬性及成茶品質(zhì)優(yōu)劣。普遍認(rèn)為，適制綠茶的茶樹品種要求酚氨比較低(TP/AA<8)，適制紅茶的茶樹品種要求酚氨比較高(TP/AA>15)。由表3可知，茶樹種質(zhì)資源酚氨比為4.54～14.95，平均值7.76，變異系數(shù)最大30.03%，其中酚氨比小于8的有23份，占比60.53%，酚氨比最大的為14號(14.95%)，結(jié)果表明陜西茶樹種質(zhì)資源多數(shù)適制綠茶，其余紅綠茶兼制。

本研究結(jié)果與王新超等[5]、鄢東海等[6]、王小萍等[7]、堵源康等[8]的結(jié)果相似，茶多酚、氨基酸、咖啡堿變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)均較大，基于茶多酚、氨基酸、咖啡堿對茶樹種質(zhì)資源篩選改良潛力較大，但茶樹種質(zhì)資源生化成分指標(biāo)不盡相同，這與茶樹種質(zhì)資源種類及其生長地區(qū)氣候、土壤、地勢及管理等因素關(guān)系密切。

對陜西不同地區(qū)茶樹種質(zhì)資源生化成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析(圖1)，結(jié)果表明：不同地區(qū)茶樹種質(zhì)資源不同生化成分之間也存在明顯差異。水浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)以安康紫陽地區(qū)較高(48.27%)，商洛商南地區(qū)較低(36.83%)；茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)以商洛商南地區(qū)較高(18.94%)，漢中西鄉(xiāng)地區(qū)和安康紫陽地區(qū)差異較??；氨基酸和咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3個(gè)地區(qū)間變化趨勢一致，均是安康紫陽地區(qū)>漢中西鄉(xiāng)地區(qū)>商洛商南地區(qū)；酚氨比以商洛商南地區(qū)較高(11.22%)，安康紫陽地區(qū)較低(6.68%)。綜上所述，安康紫陽地區(qū)茶樹種質(zhì)資源水浸出物、氨基酸、咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，茶樹種質(zhì)資源內(nèi)含成分較豐富，這與紫陽擁有首批國家級茶樹良種紫陽群體種關(guān)系密切，為陜西優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源的篩選提供豐富資源。

2.2 茶樹種質(zhì)資源表型性狀與生化成分相關(guān)性及主成分分析

2.2.1 表型性狀與生化成分相關(guān)性 對茶樹種質(zhì)資源表型性狀與生化成分的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析(表4)。結(jié)果表明：水浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)與氨基酸、咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)，與酚氨比呈極顯著負(fù)相關(guān)，與芽葉色澤、芽葉光澤呈顯著正相關(guān)；茶多酚與酚氨比呈極顯著正相關(guān)；氨基酸與咖啡堿呈極顯著正相關(guān)，與酚氨比呈極顯著負(fù)相關(guān)，與芽葉光澤呈顯著正相關(guān)；咖啡堿與酚氨比呈極顯著負(fù)相關(guān)，與芽葉光澤呈顯著正相關(guān)；酚氨比與葉片著生角度呈顯著正相關(guān)，與芽葉色澤、芽葉光澤呈顯著負(fù)相關(guān)。葉長與葉寬、葉面積、葉種類呈極顯著正相關(guān)；葉寬與葉面積、葉種類呈極顯著正相關(guān)，與葉形呈顯著負(fù)相關(guān)；葉面積與葉種類呈極顯著正相關(guān)；葉形與光澤性呈顯著負(fù)相關(guān)；葉色與光澤性呈極顯著正相關(guān)，與葉片著生角度呈顯著負(fù)相關(guān)；葉面隆起性與芽葉色澤呈顯著負(fù)相關(guān)。其余性狀間相關(guān)性不顯著。

圖1 不同地區(qū)茶樹種質(zhì)資源生化成分Fig.1 Biochemical components of tea germplasm resources in different geographical distributions

綜上所述，茶樹種質(zhì)資源生化成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與某些表型性狀有一定相關(guān)性，地域及生長環(huán)境的不同影響茶樹葉片光澤性、葉面隆起性、葉片著生角度、芽葉色澤、芽葉光澤等，并最終在一定程度上影響茶樹種質(zhì)資源水浸出物、氨基酸、咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)。茶樹種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性是DNA分子遺傳多樣性與環(huán)境多樣性的綜合表現(xiàn)，生化成分遺傳多樣性是蛋白質(zhì)表達(dá)多樣性與環(huán)境多樣性的綜合表現(xiàn)，這與田甜等[4]研究結(jié)果相似，表明篩選優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源需要兼顧表型性狀和生化成分的遺傳多樣性。

2.2.2 表型性狀和生化成分主成分 對茶樹種質(zhì)資源表型性狀和生化成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析(表5)，得到8個(gè)主成分特征值及其累計(jì)貢獻(xiàn)率(圖2)及19個(gè)成分載荷分析圖(圖3)，其中8個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85.381%，包含19個(gè)成分大部分信息，可以用來綜合評價(jià)陜西茶樹種質(zhì)資源。

表5 茶樹種質(zhì)資源表型性狀和生化成分主成分分析Table 5 Principal analysis of phenotypic traits and biochemical components of tea germplasm resources

由表5和圖2可知，PC1特征值為4.810，貢獻(xiàn)率25.316%，主要解釋水浸出物、氨基酸、咖啡堿、葉長、葉寬、葉面積、葉種類及芽葉光澤等信息，為生化成分和葉面積高度相關(guān)因子；PC2特征值為3.396，貢獻(xiàn)率17.875%，主要解釋酚氨比、葉長、葉寬、葉面積、葉種類等信息，為葉面積高度相關(guān)因子；PC3特征值為1.996，貢獻(xiàn)率10.503%，主要解釋茶多酚、氨基酸及葉面隆起性等信息，為生化成分高度相關(guān)因子；PC4特征值為1.714，貢獻(xiàn)率9.021%，主要解釋葉形和芽葉茸毛等信息；PC5特征值為1.531，貢獻(xiàn)率8.057%，主要解釋葉色、光澤性和芽葉茸毛等信息；PC6特征值為1.009，貢獻(xiàn)率5.308%，主要解釋葉身、氨基酸等信息；PC7特征值為0.929，貢獻(xiàn)率4.891%，主要解釋茶多酚等信息；PC8特征值為0.838，貢獻(xiàn)率4.410%，主要解釋葉緣等信息。綜上所述，PC1、PC3、PC6、PC7為生化成分高度相關(guān)因子，PC2、PC4、PC5、PC8為表型性狀高度相關(guān)因子。

由不同成分載荷分析圖(圖3)可知，不同成分在各個(gè)主成分中的載荷并不相同，同一成分對不同主成分的影響有主次和正反之分，水浸出物、氨基酸、咖啡堿和芽葉光澤聚集較近，葉色、光澤性和芽葉色澤聚集較近，葉長、葉寬、葉面積、葉種類和葉緣聚集較近，表明這些成分之間相關(guān)性較大，與分析結(jié)果一致。這與李瑞等[2]、田甜等[4]、王飛權(quán)等[22]研究結(jié)果相似，相關(guān)性較大的性狀往往聚集較近。

圖2 茶樹種質(zhì)資源表型性狀和生化成分主成分分析Fig.2 Principal analysis of phenotypic traits and biochemical components of tea germplasm resources

圖3 茶樹種質(zhì)資源表型性狀和生化成分不同性狀類型載荷分析Fig.3 Load analysis of phenotypic traits and biochemical components in different trait types of tea germplasm resources

2.3 茶樹種質(zhì)資源基于表型性狀和生化成分的聚類分析

基于表型性狀和生化成分對茶樹種質(zhì)資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和聚類分析(圖4)，結(jié)果表明：兩種聚類分析結(jié)果并不一致，在歐氏距離為10時(shí)，基于表型性狀的聚類分析將陜西茶樹種質(zhì)資源分為兩大類群，基于生化成分的聚類分析將陜西茶樹種質(zhì)資源分為3大類群，每個(gè)類群包含若干個(gè)亞群，每個(gè)亞群包含茶樹種質(zhì)資源類型和數(shù)量不相同。由圖4和圖5可知，基于表型性狀的聚類分析結(jié)果表明，第Ⅰ類群包含24份茶樹種質(zhì)資源，第Ⅱ類群包含14份茶樹種質(zhì)資源，每個(gè)類群種均包含有3個(gè)地域不同份數(shù)的茶樹種質(zhì)資源。由表6可知，第Ⅰ類群茶樹種質(zhì)資源葉面積較大，葉色深綠或綠色，第Ⅱ類群茶樹種質(zhì)資源葉面積較小，葉色深綠、綠色或黃綠色。漢中西鄉(xiāng)地區(qū)(1～7)、商洛商南地區(qū)(8～14)、安康紫陽地區(qū)(15～38)的茶樹種質(zhì)資源地理距離較近，但并沒有單一地嚴(yán)格依據(jù)地域聚集在一個(gè)類群中，而是與茶樹種質(zhì)資源的表型性狀有密切關(guān)系，但聚類在一個(gè)類群中的茶樹種質(zhì)資源其表型性狀也有一定差別，這可能與不同茶區(qū)間茶樹種質(zhì)資源存在相互引種和基因交流有關(guān)。

基于生化成分的聚類分析結(jié)果表明，第Ⅰ類群包含25份茶樹種質(zhì)資源，主要來源于漢中西鄉(xiāng)地區(qū)和安康紫陽地區(qū)，第Ⅱ類群包含7份茶樹種質(zhì)資源，主要來源于漢中西鄉(xiāng)地區(qū)、安康紫陽地區(qū)和商洛商南地區(qū)，第Ⅲ類群包含6份茶樹種質(zhì)資源，均來源于商洛商南地區(qū)。由表7可知，不同類群茶樹種質(zhì)資源生化成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不相同，第Ⅰ類群茶樹種質(zhì)資源具有較高的水浸出物、氨基酸和咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)，茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)、酚氨比較低，較適制綠茶；第Ⅲ類群茶樹種質(zhì)資源具有較低的水浸出物、氨基酸和咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)，酚氨比質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，紅綠茶兼制；第Ⅱ類群茶樹種質(zhì)資源具有較高的茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其余成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)適中，紅綠茶兼制。

這些聚類分析結(jié)果與陳熙[11]基于分子標(biāo)記的聚類分析結(jié)果也不盡一致。綜上可知，聚類分析結(jié)果與茶樹種質(zhì)資源表型性狀和生化成分、DNA分子的遺傳多樣性和地域分布關(guān)系密切。本研究結(jié)果表明，陜西茶樹種質(zhì)資源基于表型性狀和生化成分具有較高的遺傳多樣性，但單一依據(jù)表型性狀或生化成分進(jìn)行茶樹種質(zhì)資源聚類分析具有一定局限性，綜合應(yīng)用表型性狀、生化成分、DNA分子的遺傳多樣性進(jìn)行茶樹種質(zhì)資源的科學(xué)鑒定和分類有利于進(jìn)一步推進(jìn)其精準(zhǔn)高效育種工作。

圖4 茶樹種質(zhì)資源基于表型性狀和生化成分的聚類分析Fig.4 Cluster analysis of phenotypic traits and biochemical components of tea germplasm resources

圖5 基于表型性狀和生化成分聚類分析的茶樹種質(zhì)資源不同類群及其數(shù)量Fig.5 Cluster analysis of phenotypic traits and biochemical components of tea germplasm resources in different groups and its numbers

類群Groups 葉長/cmLeaf length葉寬/cmLeaf width 葉面積/cm2Leaf size表型性狀Phenotypic traitsⅠ110.25 45.92 35.84 中、小葉, 橢圓、長橢圓,深綠、綠色Medium and small leaf,elliptic and oblong,dark green and medium green Ⅱ79.79 34.36 19.79 大、中葉,橢圓、長橢圓,深綠、綠色、黃綠Large and medium leaf,elliptic and oblong,dark green,medium green and yellow green

2.4 基于表型性狀和生化成分的特異性茶樹種質(zhì)資源篩選

具有高茶多酚、高氨基酸和低咖啡堿特性的茶樹種質(zhì)資源的篩選和利用具有重要科學(xué)價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為茶樹遺傳育種提供新的研究方向。基于生化成分(水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿)對陜西特異性茶樹種質(zhì)資源進(jìn)行篩選(表8)，共篩選出高水浸出物(>50%)茶樹種質(zhì)資源3份，高茶多酚(>20%)茶樹種質(zhì)資源4份，高氨基酸(>3%)茶樹種質(zhì)資源4份，低咖啡堿(<1.6%)茶樹種質(zhì)資源4份。17號茶樹種質(zhì)資源具有高水浸出物、茶多酚、氨基酸特征，22號茶樹種質(zhì)資源具有高水浸出物、氨基酸特征，均來源于安康紫陽地區(qū)。結(jié)合表型性狀對茶樹種質(zhì)資源進(jìn)一步篩選(圖6)，還發(fā)現(xiàn)一株芽葉呈紫色的單株(17號)，一株開花較早的單株(18號)，一株葉片顏色呈墨綠色的單株(26號)。這些生化成分或表型性狀呈現(xiàn)出特異性的茶樹種質(zhì)資源是遺傳研究和品種創(chuàng)新的物質(zhì)基礎(chǔ)，有待進(jìn)一步跟蹤鑒定。

表7 不同類群茶樹種質(zhì)資源生化成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及酚氨比Table 7 Biochemical components of tea germplasm resources in different groups

表8 特異性茶樹種質(zhì)資源生化成分Table 8 Biochemical components of special tea germplasm resources

注：括號外數(shù)據(jù)為資源編號，括號內(nèi)數(shù)據(jù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)之值。

Note:Data outside parenthesis are resource accessions, in parenthesis are mass fraction.

圖6 特異性茶樹種質(zhì)資源表型性狀Fig.6 Phenotypic traits of special tea germplasm resources

3 討 論

陜西茶樹種質(zhì)資源表型性狀變異豐富，不同表型性狀變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)差異較大，其中葉長、葉寬、葉面積等14個(gè)表型性狀變異系數(shù)為19.88%～55.96%，平均變異系數(shù)31.84%，遺傳多樣性指數(shù)為0.691 8～2.003 0，平均遺傳多樣性指數(shù)1.105 9。

對不同省份(廣西[5]、四川[7]、貴州[23]、河南[24]、廣東[25]、福建[22])茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性比較可知，基于生化成分平均變異系數(shù)四川(26.80%)>廣西(25.80%)>貴州(25.45%)>廣東(25.11%)>福建(24.58%)>河南(21.70%)；基于水浸出物平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)四川(51.7%)>廣東(47.48%)>福建(46.66%)>貴州(45.51%)>河南(43.17%)>廣西(41.9%)；基于茶多酚平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)廣東(31.09%)>福建(30.83%)>廣西(28.7%)>四川(21.9%)>河南(18.47%)>貴州(17.94%)；基于氨基酸平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)貴州(3.66%)>廣東(3.04%)>河南(3.01%)>四川(2.9%)=廣西(2.9%)>福建(2.25%)；基于咖啡堿平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)貴州(3.74%)>廣西(3.6%)>福建(3.33%)>廣東(3.27%)>四川(3.0%)>河南(2.88%)。這些研究結(jié)果表明，不同省份茶樹種質(zhì)資源的遺傳多樣性豐富程度不一致，水浸出物、茶多酚、氨基酸和咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異性也不一致，這與不同茶樹種質(zhì)資源適應(yīng)不同省份的生長環(huán)境關(guān)系密切，南方茶區(qū)(四川、廣西、貴州、廣東、福建)茶樹種質(zhì)資源生化成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍高于江北茶區(qū)(河南)，遺傳多樣性豐富程度也高于江北茶區(qū)(河南)。陜西茶樹種質(zhì)資源基于生化成分的平均變異系數(shù)21.78%，平均遺傳多樣性指數(shù)1.890 0，稍小于廣西[5](1.90)和四川[7](1.92)，明顯小于福建[22](2.04)和貴州[23](2.31)，其中水浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)45.42%、茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)16.34%、氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.20%、咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.70%，結(jié)果表明陜西茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性豐富程度不及南方茶區(qū)，這與陜西漢中、商洛、安康屬于江北茶區(qū)有關(guān)。綜上所述，本研究結(jié)果在一定程度上說明，陜西茶樹種質(zhì)資源的遺傳基礎(chǔ)豐富、遺傳多樣性較高且具有明顯的地域特性，茶樹種質(zhì)資源不同區(qū)域群體之間存在較大的遺傳分化，具有較大的改良潛力。

本研究結(jié)果還表明，茶樹種質(zhì)資源生化成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與某些表型性狀有一定的相關(guān)性，不同地域及生長環(huán)境影響茶樹葉片或芽葉相關(guān)表型性狀，并最終在一定程度上影響茶樹種質(zhì)資源水浸出物、氨基酸和咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)。主成分分析共得到8個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為85.381%，包含19個(gè)成分大部分信息，可以用來綜合評價(jià)陜西茶樹種質(zhì)資源，其中PC1、PC3、PC6、PC7為生化成分高度相關(guān)因子，PC2、PC4、PC5、PC8為表型性狀高度相關(guān)因子。

基于表型性狀和生化成分的聚類分析結(jié)果并不一致，這與李瑞等[2]、田甜等[4]、王新超等[5]、王小萍等[7]、陳正武等[23]、蘇會等[24]、王飛權(quán)等[22]研究結(jié)果相似，丁洲等[26]基于表型性狀和DNA分子的安徽茶區(qū)優(yōu)良群體種的聚類分析結(jié)果也不一致，王令等[27]基于SCoT標(biāo)記的陜西茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性分析結(jié)果表明單純依據(jù)地理分布不能準(zhǔn)確劃分茶樹品種，聚類在一個(gè)類群中的材料其表型性狀有一定差別，來源相同、葉面積及葉形相似的材料未聚類在一個(gè)類群?？梢?，聚類分析結(jié)果與茶樹種質(zhì)資源表型性狀、生化成分、DNA分子遺傳多樣性和地域分布關(guān)系密切，本研究結(jié)果在一定程度上表明基于表型性狀和生化成分的陜西茶樹種質(zhì)資源具有較高的遺傳多樣性。

4 結(jié) 論

基于表型性狀和生化成分進(jìn)行特異性茶樹種質(zhì)資源篩選，初步得到具有特異性表型性狀的單株共計(jì)3株，得到高水浸出物、高茶多酚、高氨基酸和低咖啡堿特性的單株共計(jì)15株。這些表型性狀或生化成分呈現(xiàn)出特異性的茶樹種質(zhì)資源是遺傳研究和品種創(chuàng)新的物質(zhì)基礎(chǔ)，對充分發(fā)掘和利用豐富的陜西地方群體種種質(zhì)資源，整合和保護(hù)茶樹種質(zhì)資源、選育優(yōu)異茶樹品種具有重要意義。

隸屬江北茶區(qū)的陜南茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性豐富程度稍低于南方茶區(qū)的四川、廣西、貴州等地，這可能與陜西還沒有充分認(rèn)識到茶樹種質(zhì)資源保護(hù)利用的重要性、原生性古茶樹或野生茶樹因缺少必要的有效保護(hù)而逐年減少、集中保存的核心茶樹種質(zhì)資源數(shù)量有限、開展DNA分子水平的鑒定與應(yīng)用較少等有一定關(guān)系。因此，下階段應(yīng)積極開展陜西茶樹種質(zhì)資源收集、鑒定及保護(hù)工作，搭建陜西茶樹種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫共享平臺，建立核心茶樹種質(zhì)資源圃，以最少數(shù)量茶樹種質(zhì)資源代表陜西茶樹及野生近緣種最大限度的遺傳多樣性，同時(shí)加強(qiáng)省外優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源引繁工作，提高陜西茶樹種質(zhì)資源綜合育種水平，培育更多的適宜該地區(qū)栽種的優(yōu)良茶樹新品種，進(jìn)一步豐富陜西茶樹種質(zhì)資源類型，提高陜西茶樹種質(zhì)資源遺傳多樣性。