35份茶树种质资源农艺性状及生化成分多样性分析

2017-06-05韦锦坚韦持章陈远权陈海生

西北农业学报 2017年5期

关键词：农艺茶树种质

田甜，韦锦坚，韦持章，陈远权，陈海生

(广西南亚热带农业科学研究所，广西龙州 532415)

35份茶树种质资源农艺性状及生化成分多样性分析

田甜，韦锦坚，韦持章，陈远权，陈海生

(广西南亚热带农业科学研究所，广西龙州 532415)

采用主成分分析和聚类分析方法，对桂西南地区35份茶树种质资源农艺性状和主要生化成分的多样性进行鉴定。结果表明，不同茶树品种的农艺性状差异较大，变异系数为12.45%～47.03%，而主要生化成分质量分数的差异均较小，变异系数为8.92%～23.62%，其中，平均叶面积、叶片隆起性和叶片着生状态变异系数均达到40%以上，而水浸出物质量分数的变异系数为8.92%；主成分分析表明，前7个主成分的特征值大于1且累计方差贡献率达到76.18%；基于农艺性状和主要生化成分的聚类分析表明，35份茶树资源可分为7大类群，不同类群间在芽叶茸毛、一芽三叶百芽质量、平均叶长、叶宽、叶面积、侧脉对数、叶色、叶片质地、叶缘形态、花瓣数及主要生化成分质量分数上表现差异显著，且第Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ类适制绿茶，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类适制红茶，第Ⅴ类适兼制红绿茶。

茶树种质资源；农艺性状；生化成分；主成分分析；聚类分析

茶树种质资源在茶树新品种的选育中具有十分重要的价值和意义[1]。在育种过程中，深入分析种质资源遗传多样性对育种的成败尤为重要。目前虽然分子标记在茶树遗传多样性和亲缘关系分析方面应用广泛[2-3]，但农艺性状的鉴定和描述仍然是种质资源研究最基本的方法和途径，农艺性状数据是种质资源分类不可缺少的重要依据之一[4-6]；茶叶中的主要生化成分是决定茶叶品质、判断品种适制性的物质基础[7]。近年来，根据农艺性状和主要生化成分将多份茶树品种分类的研究已有很多[7-10]，且分类结果较稳定，可为育种选材提供客观依据。

茶叶作为桂西南重要的经济作物，已经成为当地经济的重要支柱和农民收入的主要来源，但目前对广西区茶树种质资源分类的相关报道尚少[9]，对桂西南地区的茶树品种更是缺乏系统的鉴定与评价。为了加快桂西南地区茶树优良或特异品种的选育进程，充分发掘该地区茶树资源的利用潜力，本试验通过对保存于广西南亚热带农业科学研究所茶树资源圃的35份种质资源进行鉴定和分析，旨在评价其农艺性状及主要生化成分的多样性，进而为茶树优良或特异种质的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为保存于广西南亚热带农业科学研究所茶树资源圃的35份种质资源，其基本信息如表 1所示。

1.2 测定项目及方法

农艺性状：依据茶树种质资源鉴定技术规程NY/T 1312-2007[11]，对芽叶颜色、芽叶茸毛、一芽三叶百芽质量(g)、叶片着生状态、平均叶长(cm)、平均叶宽(cm)、平均叶面积(cm2)、叶形、平均侧脉对数、叶色、叶片隆起性、叶片质地、叶尖、叶缘形态、花冠直径(cm)、花瓣数这16个农艺性状进行调查测定。其中质量性状通过赋值法将其转化为数量性状[11]。

水浸出物质量分数：GB/T 8305-2013[12]；游离氨基酸总质量分数：茚三酮比色法；茶多酚质量分数：酒石酸铁比色法；咖啡碱质量分数：高效液相色谱法。

表1 35份茶树种质资源基本信息

1.3 数据处理

通过Microsoft Excel 进行数据预处理，采用SPSS 18.0进行主成分分析、聚类分析和方差分析。聚类分析方法为组内联接法，区间为平方欧氏距离；多重比较方法为LSD法。

2 结果与分析

2.1 35份茶树资源农艺性状和主要生化成分分析

通过对35份茶树种质资源的农艺性状和主要生化成分进行基本统计分析，由表 2得知，不同茶树品种间农艺性状的差异较大，而主要生化成分质量分数的差异均较小。农艺性状中平均叶面积在不同品种间差异最大，其变异系数达到47.03%，其次为叶片隆起性和叶片着生状态，变异系数分别为42.54%、40.80%；而不同茶树品种间平均叶宽、叶色、叶缘形态、花冠直径、花瓣数、水浸出物及咖啡碱质量分数差异均较小，变异系数均在20%以下，其中水浸出物质量分数的变异系数低至8.92%。

表2 35份茶树资源农艺性状和主要生化成分统计分析

2.2 农艺性状和主要生化成分主成分分析

通过对茶树16个农艺性状和4个生化成分进行主成分分析，根据特征值大于1的原则共筛选出7个主成分，这7个主成分解释了所有指标的大部分信息，其累计贡献率达到76.18%，如表 3所示。第1主成分贡献率为17.857%，其中对平均叶长、叶宽、叶面积贡献较大；第2主成分贡献率为12.30%，对芽叶茸毛、叶片着生状态、叶片质地、游离氨基酸总质量分数解释较多；第3主成分贡献率为11.35%，对茶多酚和咖啡碱质量分数影响较大；第4主成分贡献率为9.82%，主要解释芽叶颜色和百芽质量，对芽叶颜色影响为负；第5主成分贡献率为9.52%，主要解释叶形、叶色和叶尖，对叶形影响为负；第6主成分贡献率为8.19%，对平均侧脉对数、花瓣数和水浸出物质量分数贡献较大，其中对花瓣数影响为负；第7主成分贡献率为7.16%，主要解释叶片隆起性、叶缘形态和花冠直径(表3)。

2.3 35份茶树资源的聚类分析

根据农艺性状和主要生化成分质量分数对35份茶树种质资源进行聚类，结果如图 1所示，可分为7大类群。由表 4可知，对于农艺性状，不同类群间在芽叶茸毛、一芽三叶百芽质量、平均叶长、叶宽、叶面积、侧脉对数、叶色、叶片质地、叶缘形态、花瓣数上表现差异显著；除了咖啡碱，不同类群间的主要生化成分质量分数差异显著。第Ⅰ类包括11份茶树资源，编号为12、14、11、10、9、15、1、2、8、13、5，其特点主要表现为芽叶茸毛多，百芽质量小，叶色中绿到深绿色，叶片着生多数近水平，大小中等，质地中等到硬，叶缘微波，平均侧脉对数为7～8，花瓣数为6～7，水浸出物质量分数平均42.40%，游离氨基酸总质量分数较高，平均4.08%，茶多酚质量分数中等，平均20.14%；第Ⅱ类包括4份资源，编号为23、27、3、22，其特点为芽叶茸毛少到中等，百芽质量小，叶色中绿到深绿色，叶片着生大多近水平，大小中等，质地柔软到中等，叶缘多数呈波状，平均侧脉对数为7，花瓣数多数为6，水浸出物质量分数较低，平均39.17%，游离氨基酸总质量分数中等，平均2.65%，茶多酚质量分数较高，平均24.08%；第Ⅲ类包括14份资源，编号为30、31、24、21、28、7、16、19、17、33、20、29、4、34，其特点为芽叶茸毛少到中等，百芽质量很小，叶色深绿色，叶片着生大多近水平，少数上斜，叶片小，质地中等，叶缘呈波状，平均侧脉对数为8，花瓣数为6，水浸出物质量分数平均39.17%，游离氨基酸总质量分数中等，平均2.99%，茶多酚质量分数较高，平均24.71%；第Ⅳ类包括2份资源，编号为6、32，特点为芽叶茸毛特多，百芽质量较高，叶色深绿色，叶片着生近水平，少数下垂，叶片较大，质地中等，叶缘微波状，平均侧脉对数为10～11，花瓣数为6，水浸出物质量分数高达49.98%，游离氨基酸总质量分数中等，平均2.71%，茶多酚质量分数高达29.65%；第Ⅴ类包括1份资源，编号为18，特点为芽叶茸毛多，百芽质量极高，叶色深绿色，叶片着生近水平，叶片小，质地柔软，叶缘微波状，平均侧脉对数为6～7，花瓣数为7，水浸出物质量分数较低，平均35.27%，游离氨基酸总质量分数中等，平均2.65%，茶多酚质量分数较高，平均24.39%；第Ⅵ类包括2份资源，编号为25、35，特点为芽叶茸毛少，百芽质量较小，叶色为中绿和深绿色，叶片着生态上斜，大小中等，质地柔软，叶缘微波状，平均侧脉对数为10～11，花瓣数为5～6，水浸出物质量分数平均42.60%，游离氨基酸总质量分数中等，平均3.08%，茶多酚质量分数中等，平均21.16%；第Ⅶ类包括1份资源，编号为26，特点为芽叶茸毛中等，百芽质量极小，叶色深绿色，叶片着生态近水平，叶片小，质地硬，叶缘呈波状，平均侧脉对数为10～11，花瓣数为3，水浸出物质量分数达到42.60%，游离氨基酸总质量分数达到3.32%，茶多酚质量分数低至17.21%。

表3 农艺性状和主要生化成分主成分分析

图1 35份茶树种质资源聚类分析

3 结论与讨论

35份茶树种质资源的农艺性状和生化成分基本统计分析的结果表明，不同茶树品种间农艺性状的差异较大，变异系数为12.45%～47.03%，而主要生化成分质量分数的差异均较小，变异系数为8.92%～23.62%。其中，平均叶面积、叶片隆起性和叶片着生状态变异系数均达到40%以上，而平均叶宽、叶色、叶缘形态、花冠直径、花瓣数、水浸出物及咖啡碱质量分数变异系数均在20%以下，水浸出物质量分数的变异系数低至8.92%。综上所述，所调查的35份茶树资源存在丰富的农艺性状遗传多样性，可为选育茶树新品种提供理论依据。

对茶树16个农艺性状和4个生化成分进行主成分分析，结果表明可抽取7个主成分，其累计方差贡献率达到76.18%，且不同农艺性状或生化成分在4 个主成分中具有明显不同的载荷值，有的主成分对农艺性状或生化成分的影响为负值。这与李瑞等[8]、段志芬等[10]等研究结果相似。

通过聚类分析，可将35份茶树种质资源分为7类，不同类群间在芽叶茸毛、一芽三叶百芽质量、平均叶长、叶宽、叶面积、侧脉对数、叶色、叶片质地、叶缘形态、花瓣数及主要生化成分质量分数上表现差异显著。杨亚军[13-14]、陆锦时等[15]研究结果表明，适制绿茶品种的氨基酸质量分数应该较高、茶多酚质量分数相对较低，具有一定的水浸出物质量分数(32%～40%)和咖啡碱质量分数(3.3%～3.6%)；适制红茶的品种则是氨基酸质量分数相对较低，茶多酚、水浸出物和咖啡碱质量分数较高；在这之间的则是红绿兼制品种。依据这些标准，第Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ类均表现为一芽三叶百芽质量较低，叶色为中绿色到深绿色，叶片着生态多数近水平，叶片小或中等，游离氨基酸总质量分数较高，茶多酚质量分数低或中等，适宜制绿茶，所以可选择这些资源作为亲本，以期培育出优良的绿茶品种；第Ⅱ、Ⅲ类均表现为芽叶茸毛少到中等，一芽三叶百芽质量较小，叶色中绿到深绿色，叶片着生大多近水平，叶片较小或中等，质地柔软到中等，叶缘呈波状，游离氨基酸总质量分数中等，茶多酚质量分数较高，适宜制红茶，可利用这些资源培育出优良的红茶品种；第Ⅳ类表现为芽叶茸毛多，一芽三叶百芽质量较高，叶色深绿色，叶片着生近水平，质地柔软到中等，叶缘微波状，水浸出物质量分数高，游离氨基酸总质量分数中等，茶多酚质量分数较高，适制红茶；第Ⅴ类表现为芽叶茸毛多，一芽三叶百芽质量较高，叶色深绿色，叶片着生近水平，质地柔软到中等，叶缘微波状，水浸出物质量分数低，游离氨基酸总质量分数中等，茶多酚质量分数稍高，兼制红绿茶。

通过系统聚类和鉴定评价，筛选出农艺性状和主要生化成分相似的种质资源，并进一步分析各类群的适制性，这为优良和特异茶树种质资源的选育提供一定理论基础。

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(责任编辑：郭柏寿 Responsible editor:GUO Baishou)

Diversity Analysis of Agronomic Traits and Biochemical Bomponents for 35 Tea Germplasm

TIAN Tian,WEI Jinjian,WEI Chizhang,CHEN Yuanquan and CHEN Haisheng

(Guangxi South Subropical Agricultural Science Research Institute,Longzhou Guangxi 532415,China)

Using principal component and cluster methods,the diversity of agronomic traits and main biochemical components of 35 tea germplasm in southwest of Guangxi were assessed. The results showed that the differences of agronomic characters among different varieties of tea were bigger with the coefficient of variation ranged from 12.45% to 47.03%. The differences of main biochemical components were smaller with the coefficient of variation ranged from 8.92% to 23.62%. Among them,the variation coefficients of average leaf area,leaf surface and leaf blade with raw state were more than 40%,but variation coefficient of water extract only 8.92%. The principal component analysis showed that the characteristic value of the former seven principal component were bigger than 1. The seven principal components accounted for 76.18% of total contribution rate. The cluster analysis based on agronomic traits and the main biochemical components showed that 35 tea germplasm were divided into seven groups. The bud leaf pastel,the weight of hundreds of bud,the average leaf length,leaf width,leaf area,lateral veins logarithm,leaf color,leaf texture,leaf form,petals number and content of main biochemical components showed significant differences among different groups. The cluster ofⅠ,Ⅵ,Ⅶ were suitable for the green tea. The Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ were suitable for the black tea. The Ⅴ was suitable for the both.

Tea germplasm;Agronomic traits; Biochemical components; Principal component analysis; Cluster analysis

TIAN Tian,female,assistant agronomist,master’s degree. Research area: tea cultivation and nutrition. E-mail: tiantian3854@qq.com

WEI Jinjian,male,senior agronomist,bachelor’s degree. Research area: tea variety breeding. E-mail: 181993158@qq.com

日期：2017-05-22

2016-04-11

2016-05-12

广西公益性基金(GXNYRKS201609)。

田甜，女，助理农艺师，硕士，从事茶树栽培与营养研究。E-mail：tiantian3854@qq.com

韦锦坚，男，高级农艺师，本科，从事茶树品种选育研究。E-mail：181993158@qq.com

S571.1

1004-1389(2017)05-0797-08

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170522.0858.040.html