26份云南大葉茶樹品種資源生化成分多樣性分析

鄧少春,藍(lán)增全

(1.西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院,昆明 650224;2. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所,昆明 650205;3.西南林業(yè)大學(xué)綠色發(fā)展研究院,昆明 650224;4.云南省古茶樹資源保護(hù)與利用研究中心,昆明 650224)

【研究意義】云南大葉種茶樹是中國(guó)普洱茶的原生種,是中國(guó)著名茶樹良種。云南大葉種茶樹的代表性品種可以分為群體種、無(wú)性系品種2個(gè)大類。群體種主要有勐庫(kù)大葉種、勐海大葉種和鳳慶大葉種。無(wú)性系品種主要有云抗系列品種、云選系列品種等。茶葉中的生化成分對(duì)茶葉品質(zhì)至關(guān)重要,茶葉品種的適制性也是由生化成分決定,研究茶樹品種間生化成分的差異,對(duì)特異品種的發(fā)掘利用和繁殖育種具有重要意義[1-2]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】云南茶樹品種資源具有豐富的遺傳多樣性,陳春林等[3]以18份云南大葉種茶樹資源為材料,檢測(cè)芽葉的4項(xiàng)常規(guī)成分和兒茶素組分,結(jié)果表明18份茶樹資源具有較好的遺傳多樣性,其中12份種質(zhì)適制綠茶(酚氨比<8),6份紅綠茶兼制;段志芬等[4]分析和比較了云南地方茶樹種質(zhì)資源的生化成分遺傳多樣性,結(jié)果表明,51份云南地方茶樹種質(zhì)資源的主要生化成分之間表現(xiàn)出不同程度的變異;堵源康等[5]對(duì)云南省35份茶樹良種的主要生化成分的含量進(jìn)行測(cè)定和分析,結(jié)果表明,35個(gè)茶樹良種分為2個(gè)類群,A類群為紅、綠茶兼制的品種,B類群為適制紅茶的品種。【本研究切入點(diǎn)】以種植于云南勐?？h云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所科研試驗(yàn)基地的26個(gè)茶樹品種資源為研究對(duì)象,進(jìn)行生化成分測(cè)定、主成分分析和聚類分析?！緮M解決的關(guān)鍵問題】了解云南大葉種茶樹品種資源生化成分的遺傳多樣性,從中發(fā)掘出一些特異資源,為深入研究與利用云南茶樹品種資源提供思路和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來(lái)源

以種植于云南勐?？h云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所科研試驗(yàn)基地的26個(gè)茶樹品種資源為研究對(duì)象,各茶樹品種資源的基本信息見表1[6]。

表1 26份茶樹品種資源基本情況

1.2 樣品制作及測(cè)定方法

1.2.1 樣品制作 參照陳亮等[7]編寫的《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》,于2020年秋季采摘參試材料新梢的一芽二葉鮮葉,制成蒸青茶樣,將干燥后的蒸青茶樣用粉碎機(jī)磨碎后,測(cè)定生化成分。

1.2.2 測(cè)定方法 茶多酚、咖啡堿、氨基酸、水浸出物及兒茶素組分分別采用GB/T 8313—2018、GB/T 8312—2013、GB/T 8314—2013、GB/T 8305—2013和GB/T 8313—2018的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

生化成分基本統(tǒng)計(jì)參數(shù)和變異系數(shù)采用Excel 2010分析,并通過IBM SPSS Statistics 26統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行主成分和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶葉主要生化成分基本參數(shù)和變異系數(shù)

茶葉生化成分的變異系數(shù)是衡量茶樹種質(zhì)資源之間生化成分變異程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量[8]。從26份參試茶樹品種資源主要生化成分的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和變異系數(shù)(表2)可以看出,11個(gè)主要生化性狀指標(biāo)的變異系數(shù)為3.07%～63.51%,平均變異系數(shù)為25.53%,表現(xiàn)出豐富的變異性,其中變異系數(shù)最大為兒茶素,達(dá)63.51%,最小為水浸出物,達(dá)3.07%。在影響茶葉品質(zhì)的4項(xiàng)常規(guī)生化成分中,水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿的含量分別為45.20%～51.40%、25.00%～37.40%、2.30%～3.70%、3.10%～5.00%。變異系數(shù)最大為氨基酸,達(dá)14.13%,最小為水浸出物,達(dá)3.07%。酚氨比變異較大,為7.77～15.83,其變異系數(shù)達(dá)23.16%。

在兒茶素組分中,兒茶素總量、表沒食子兒茶素(EGC)、兒茶素DL-C、表沒食子基兒茶素沒食子酸酯(EGCG)、表兒茶素(EC)、表兒茶素沒食子酸酯(ECG)的含量分別為13.25%～26.96%、0.41%～2.79%、0.64%～7.59%、5.03%～11.53%、0.72%～2.24%、0.17%～11.66%。變異系數(shù)最大為兒茶素DL-C,達(dá)63.51%,最小為兒茶素總量,達(dá)15.58%。

2.2 茶葉生化成分的主成分分析

采用主成分分析可將多個(gè)變量化為少數(shù)幾個(gè)指標(biāo),獲得解釋方差的主要性狀,從而簡(jiǎn)化分析過程,有助于更好地研究群體[9-10]。以26份茶樹品種資源的11個(gè)生化成分為變量,以累積貢獻(xiàn)率≥75%為標(biāo)準(zhǔn),確定3個(gè)主成分(表3)。3個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)77.179%,保留了11個(gè)生化成分的信息。第1主成分貢獻(xiàn)率達(dá)50.165%,貢獻(xiàn)最大為酚氨比,其次是兒茶素和負(fù)值的氨基酸,其特征所凝聚的生物學(xué)信息主要是與兒茶素含量及酚氨比的信息相關(guān);第2主成分貢獻(xiàn)率為16.894%,主要反映表兒茶素和咖啡堿的信息,貢獻(xiàn)最大為EC,其次是負(fù)值的咖啡堿;第3主成分貢獻(xiàn)率為10.120%,主要反映兒茶素的信息,貢獻(xiàn)最大為EGCG含量,其次是兒茶素總量。

2.3 聚類結(jié)果分析

對(duì)26份茶樹品種資源11個(gè)生化成分進(jìn)行聚類的結(jié)果表明,26份茶樹品種資源聚為3大類(圖1)。第1類群有2個(gè)亞組,包括12份資源,第2類群僅有1份資源,第3類群有2個(gè)亞組,包括13份資源;佛香系列的茶樹品種資源都聚集在第1類群,而第3類群主要聚集了云抗系列的品種資源。

從表4可以看出,3個(gè)類群的4項(xiàng)常規(guī)成分的含有率均相對(duì)一致,酚氨比和兒茶素組分含有率存在差異。第1類群與第2、3類群相比,主要特點(diǎn)為水浸出物、茶多酚、酚氨比、兒茶素總量、兒茶素DL-C、ECG含量較高,氨基酸與EGC含量較低,咖啡堿、EGCG、EC含量處于第2、3類群之間;第2類群的特點(diǎn)是氨基酸、咖啡堿、EC含量較高,兒茶素總量、EGCG及ECG含量較低,水浸出物、茶多酚、酚氨比、EGC、DL-C的含量處于第1、3類群之間;第3類群的特點(diǎn)是EGC和EGCG含量較高,水浸出物、茶多酚、咖啡堿、酚氨比、DL-C、EC含量較低,氨基酸、兒茶素總量、ECG含量處于第1、2類群之間。

2.4 優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源篩選

參照《農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源評(píng)價(jià)規(guī)范——茶樹》(NY/T 2031—2011)相關(guān)指標(biāo),結(jié)合表5分析,從26份茶樹品種資源中篩選出若干個(gè)特異資源,其中茶多酚含量≥25.0%的特異資源有26份;咖啡堿含量≥5.0%的特異資源有1份;兒茶素總量≥20.0%的特異資源有15份。其中云抗37號(hào)同時(shí)具備高茶多酚、高咖啡堿和高兒茶素總量的特點(diǎn)。

表3 茶葉生化成分的主成分分析

圖1 平均聯(lián)接(組間)聚類分析

表4 不同類群茶樹生化成分比較

表5 生化成分含量特異的茶品種

3 討 論

通過分析26份大葉茶品種資源的生化成分,發(fā)現(xiàn)26份大葉茶品種資源的水浸出物含量、茶多酚含量、氨基酸含量及咖啡堿含量4項(xiàng)常規(guī)生化成分的變異系數(shù)為3.07%～14.13%,平均變異系數(shù)為9.80%。說(shuō)明4項(xiàng)常規(guī)生化成分的變異系數(shù)較小(均小于15%),水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿在26個(gè)品種資源中的含量變幅不大,含量相對(duì)穩(wěn)定,這與楊盛美等[11]的研究結(jié)果一致。

本研究中,兒茶素組分的變異系數(shù)為15.58%～63.51%,平均變異系數(shù)為35.63%,變異幅度和變異系數(shù)均較大。兒茶素總量的變異系數(shù)在所有測(cè)定組分中最低,僅為15.58%,劉玉飛等[12]鑒定了66份云南茶樹種質(zhì)資源,發(fā)現(xiàn)66份茶樹種質(zhì)中,兒茶素各組分變異系數(shù)為21.68%～67.07%,變異較大,其中兒茶素總量的變異系數(shù)最大,這與本研究結(jié)果不一致,可能是由于選擇的樣品屬種、來(lái)源地和樣品數(shù)量等不同引起了差異。

酚氨比通?？梢宰鳛椴铇淦贩N適制性的參考,酚氨比小于8的適制綠茶,酚氨比在8～15紅綠茶兼制,酚氨比大于15的適制紅茶[13-15]。26份云南大葉種茶樹品種資源的酚氨比為7.77～15.83,平均為11.01,其中有3個(gè)品種的酚氨比小于8,分別為云茶春韻、佛香3號(hào)、佛香4號(hào),據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)可以推斷這3個(gè)品種適制綠茶;有2個(gè)品種的酚氨比大于15,分別是云抗14號(hào)和云抗48號(hào),說(shuō)明這2個(gè)品種適制紅茶;其余21個(gè)品種的酚氨比在8～15,推斷這些品種紅綠茶兼制。

本研究對(duì)26份茶樹資源的11個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析,3個(gè)主成分入選,累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)77.179%,第1主成分中貢獻(xiàn)率最大的為酚氨比,表明在所分析的11個(gè)生化成分中酚氨比對(duì)茶葉品質(zhì)的影響較大,這與張澤芩等[16]的研究結(jié)果相符。3個(gè)主成分包含了茶樹的大部分特征信息,不同性狀在主成分中具有不同的荷載值,有些性狀對(duì)主成分的影響為負(fù)值,可以用來(lái)綜合評(píng)價(jià)云南大葉種茶樹品種資源。這與王飛權(quán)等[17]、張見明等[18]、謝文鋼等[19]的研究結(jié)果類似。

當(dāng)平方歐氏距離為20時(shí),26份資源被劃分為3個(gè)類群,第1類群主要聚集了云抗系列品種,參試品種除了云抗10號(hào),其他云抗系列品種都聚在了此類,第1類品種資源主要來(lái)源于云南群體品種,包括云南勐海南糯山群體種、云南雙江勐庫(kù)群體種及云南大葉群體種;第2類群品種資源主要為云南大葉群體種;第3類群聚類的品種資源主要為人工雜交品種。這與茶樹資源地理分布基本一致[20]。阮宇成等[21]、楊亞軍[22]、陸錦時(shí)等[23]的研究結(jié)果認(rèn)為,適制綠茶的品種茶多酚和兒茶素含量相對(duì)較低,氨基酸含量較高;適制紅茶的品種則是茶多酚、兒茶素、水浸出物和咖啡堿含量較高,氨基酸含量相對(duì)較低,而在這之間的則是紅綠茶兼制品種。本研究的聚類結(jié)果與以上研究結(jié)果基本吻合。

4 結(jié) 論

26份大葉茶品種資源生化成分存在豐富的多樣性和變異,平均變異系數(shù)達(dá)25.53%;多變量主成分分析表明,前3個(gè)主成分代表26份大葉茶品種資源生化成分多樣性77.179%的信息;對(duì)26份大葉茶品種資源11個(gè)生化成分進(jìn)行聚類,可分為3大類群,第1類群主要聚集了云抗系列品種資源,第2類群聚類了云南大葉茶群體種資源,第3類群主要是人工雜交品種資源;3個(gè)類群的4項(xiàng)常規(guī)成分的含有率均相對(duì)一致,酚氨比和兒茶素組分含有率存在差異。26份云南大葉茶樹品種資源生化成分遺傳多樣性豐富,變異系數(shù)大,初步篩選出高茶多酚資源26份,高咖啡堿資源1份,高兒茶素總量資源15份。這些特異的品種資源為優(yōu)異茶樹品種進(jìn)一步挖掘和開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。