茶樹品種紫娟及其誘變后代生化成分分析和聚類分析

仝佳音，田易萍，鄧少春，楊方慧，張艷梅，陳春林，湯海昆

（云南省農業(yè)科學院茶葉研究所，昆明 650205）

近年來，為了更好地保護種質資源，提高育種效率，國內外學者在作物遺傳距離、生化品質、分子標記等方面做了大量的研究工作［1］。其中采用多元統(tǒng)計法進行遺傳距離分析是應用較廣的分析方法之一。根據已有的報道，對玉米、小麥、水稻、棉花等作物采用多元分析法測定與產量有關的數量性狀的遺傳距離，作為衡量類群間遺傳差異的一種度量，在選配雜交親本和預測雜種優(yōu)勢等方面均取得一定成效，但在茶樹及其誘變后代的育種研究上相對較少。

紫娟是云南省農業(yè)科學院茶葉研究所選育的特異茶樹品種，屬于普洱茶變種［2］。不僅具有大葉種茶的優(yōu)勢，而且還有其獨特的品質特征，具有較高的科研價值和經濟價值，深受廣大消費者的喜愛，為此，利用紫娟及其誘變后代這些珍貴的資源，分析紫娟及其誘變后代的主要生化成分差異，以期找出其遺傳多樣性規(guī)律，為將來誘變茶樹育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

選用云南省農業(yè)科學院茶葉研究所試驗基地的茶樹品種紫娟及誘變代共21份材料，為試驗材料，主 要有 紫 娟（CK）、ZJ01、ZJ02、ZJ03、ZJ04、ZJ05、ZJ06、ZJ07、ZJ08、ZJ09、ZJ10、ZJ11、ZJ12、ZJ13、ZJ14、ZJ15、ZJ16、ZJ17、ZJ18、ZJ19、ZJ20；其中因無法采摘到試驗檢測用量而缺失的樣本有：春茶5個，分別為ZJ08、ZJ09、ZJ16、ZJ18、ZJ19，夏 茶6個，分 別 為ZJ01、ZJ02、ZJ08、ZJ10、ZJ11、ZJ12，采摘標準為春夏兩季一芽二葉，制備蒸青樣，粉碎后檢測。

1.2 方法

1.2.1 常規(guī)生化成分檢測 花青素測定采用FB/LH 003—2010進行；水浸出物測定采用GB/T8305—2013進行；茶多酚測定采用GB/T 8313—2018進行；游離氨基酸測定采用GB/T 8314—2013；咖啡堿測定采用GB/T 8312—2013進行。

1.2.2 數據處理分析 遺傳多樣性分析有關計算原理和方法參照董玉琛等［3］的方法進行，分析過程中涉及到的計算公式為：變異系數（離散系數）CV=σ/μ，其中σ和μ分別為表型值的標準差和均值。通過計算各品種間的相似性系數，并用分層聚類法［4］對21份材料進行聚類，結合遺傳距離，對品種間的相似度進行了系統(tǒng)評價。

2 結果與分析

2.1 紫娟及其誘變后代生化成分含量分析

由表1可知，春季紫娟誘變后代的花青素含量超過10%的有3份材料，分別為ZJ-12、ZJ-13、ZJ-15，其中誘變后的ZJ-12花青素含量超過對照紫娟；水浸出物含量超過紫娟的共有8份材料，分別為ZJ-03、ZJ-05、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-12、ZJ-13、ZJ-14、ZJ-17；茶多酚含量超過紫娟的有10份材料，分別為ZJ-03、ZJ-04、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-10、ZJ-13、ZJ-14、ZJ-15、ZJ-17、ZJ-20；游離氨基酸含量超過紫娟的有7份材料，分別為ZJ-01、ZJ-02、ZJ-04、ZJ-07、ZJ-10、ZJ-11、ZJ-12；咖啡堿含量超過紫娟的有5份材料，分別為ZJ-02、ZJ-06、ZJ-03、ZJ-12、ZJ-15。

表1 春季紫娟及其誘變后代15份材料的生化成分含量（單位：%）

由表2可知，紫娟及其誘變后代夏茶花青素的含量總體高于春茶，其中含量大于10%的有4份材料，分別為ZJ-13、ZJ-15、ZJ-17、ZJ-20；水浸出物含量超過紫娟的共9份材料，分別為ZJ-04、ZJ-05、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-09、ZJ-14、ZJ-15、ZJ-16、ZJ-17；茶多酚含量超過紫娟的有6份材料，分別為ZJ-04、ZJ-05、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-09、ZJ-15；游離氨基酸含量超過紫娟的有4份材料，分別為ZJ-07、ZJ-13、ZJ-14、ZJ-20；咖啡堿含量超過紫娟的只有1份材料，為ZJ-06。

表2 夏季紫娟及其誘變后代14份材料的生化成分含量（單位：%）

2.2 紫娟及其誘變后代生化性狀的變異度分析

對紫娟及其誘變后代的生化成分含量進行統(tǒng)計分析，結果見表3、表4。在5個生化性狀中，紫娟及其誘變后代春茶的花青素、水浸出物、茶多酚、游離氨基酸、咖啡堿的變異系數分別為72.16%、2.98%、13.99%、29.41%、9.88%；夏茶的花青素、水浸出物、茶多酚、游離氨基酸、咖啡堿的變異系數分別為77.86%、10.10%、6.57%、7.60%、18.64%，可以看出，春茶和夏茶都是花青素的變異系數最大，均在70%以上，這與其他的生化成分具有很大的不同，說明誘變后代在花青素這一個單一指標上就具有很高的遺傳多樣性。兩季中的茶多酚、水浸出物、氨基酸、咖啡堿變異系數都在30%以下；春茶是水浸出物含量的變異系數最小，而夏茶則是茶多酚含量的變異系數最小。

表3 紫娟及其誘變后代春茶生化性狀的變異系數（單位：%）

表4 紫娟及其誘變后代夏茶生化性狀的變異系數（單位：%）

2.3 紫娟及其誘變后代系統(tǒng)聚類及遺傳距離分析

利用變異位點對參試的21份材料進行遺傳相似度的聚類分析，結果如圖1，參試的21份材料可分為2個類群，第一類群包括20份材料，這20份材料又可分為3個亞群，第一亞群包括的材料有10份，為ZJ-01、ZJ-14、ZJ-02、ZJ-06等，第二亞群包括的材料有8份，為ZJ-07、ZJ-15、ZJ-11、ZJ-16等，第三亞群有1份材料，為ZJ-12；第二類群有1份材料，為ZJ-08。對比發(fā)現，第二類群的ZJ-08與第一類群樣本的相似度低，第三個亞群的ZJ-12與第一、第二亞群相比相似度低，但相比ZJ-08，ZJ-12與其他群體的相似度更高一些。

圖1 紫娟及其紫娟誘變后代遺傳聚類圖

遺傳距離的范圍是0～1，數字越大表示遺傳距離也越遠，如表5所示，ZJ-7和ZJ-15之間的遺傳距離最大，達0.9以上，同時春茶和夏茶的生化成分含量中茶多酚的含量也最高，ZJ-3和ZJ-5的遺傳距離大于0.8，兩者茶多酚的含量也相對較高。從茶多酚含量分析，可以看出樣本間的遺傳距離越大，則茶多酚的含量也會相對較高，與其他4個生化性狀并無必然聯系。綜合可知，紫娟與其誘變后代相比，其遺傳距離都大于0.7，說明其遺傳多樣性豐富，方便之后品種的改良和選育。

表5 紫娟及其誘變后代遺傳距離分析

3 小結與討論

本研究對紫娟及其誘變后代材料進行生化成分分析，結果表明，春茶花青素含量超過紫娟的為ZJ-12，夏茶花青素含量超過紫娟的為ZJ-13、ZJ-15、ZJ-20，其中ZJ-15和ZJ-20兩份材料在春茶時花青素含量比紫娟低，這可能是因為不同季節(jié)材料中的葉綠素、類胡蘿卜素含量不同，導致花青素含量有差異。春茶和夏茶中水浸出物含量都超出紫娟的有ZJ-05、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-14、ZJ-17。茶多酚含量超過紫娟的有ZJ-04、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-15，氨基酸、咖啡堿的含量都超過紫娟的分別為ZJ-06和ZJ-07，且變異較明顯；特別是花青素的變異系數，春茶為72.16%，夏茶為77.86%，較水浸出物、咖啡堿、氨基酸、茶多酚的都高，由此可見，紫娟及其誘變后代的生化成分都有不同程度的變異，但是花青素的變異程度最大。另從春茶與夏茶相比可知，春茶和夏茶都是花青素的變異系數最大，相比夏茶，春茶的茶多酚和氨基酸含量的變異系數較大，特別是春茶游離氨基酸的變異系數是夏茶的3.87倍，這可能與春茶游離氨基酸含量整體偏高有關。同時也說明，5個生化性狀存在一定程度的變異，且都蘊藏著豐富的遺傳多樣性，在后期的改良育種過程中有較大的潛力。

遺傳距離是對遺傳差異的一種定量描述［5］，且與雜種優(yōu)勢有一定的相關性［6］，因此可以利用分子標記遺傳距離來預測雜種優(yōu)勢。楊金玲［7］利用SSR技術對164份古茶樹的研究表明，164份古茶樹的遺傳距離在0.019～0.303，說明這些古茶樹具有一定的遺傳差異，遺傳多樣性較高；黃建安等［8］利用AFLP技術對福鼎大毫茶等多個茶樹品種進行遺傳多樣性及親緣關系進行研究分析，結果表明試供材料的遺傳距離介于0.13～0.48；金基強等［9］則是應用ESTSSR技術對大葉烏龍等42個品種進行遺傳多樣性分析，結果表明，42個品種的遺傳距離處于0.074～0.667；段云裳［10］分別用40、39和58對引物對烏龍茶品種（系）、紅綠茶品種（系）以及無性系品種進行分析，均表現出較高的遺傳多樣性；本研究通過微衛(wèi)星標記進行遺傳多樣性分析，結果表明，21個紫娟茶樹誘變后代材料的遺傳距離為0.558～0.962，其誘變后代的遺傳多樣性較高。

親本材料的選擇是茶樹育種研究的重點，本研究在分析遺傳距離的基礎上應用主要成分分析對紫娟及其誘變后代的相似性進行判別，結果表明，5個生化成分中花青素的變異系數最大，且對5個生化成分中茶多酚的分析可見，遺傳距離較遠的材料茶多酚含量差異性也較大，因此，基于生化成分含量的多樣性分析可以為遺傳育種研究中親本材料的選擇提供一定的參考，但有待進一步的研究證實。