茶樹種質(zhì)資源表型遺傳多樣性分析

俞文生 倪佳成 陳慧

摘要 [目的]研究茶樹種質(zhì)資源的表型遺傳多樣性。[方法]以蘇州市東山鎮(zhèn)當(dāng)?shù)?6個茶樹種質(zhì)資源作為試驗材料，以同一時間長勢良好的福鼎大白作為對照，對這17個茶樹的生物學(xué)性狀進行描述，并對其7個生物學(xué)性狀的遺傳變異、相關(guān)性及主成分進行分析。[結(jié)果]這17個茶樹間存在較大差異，變異系數(shù)最大的是葉片大小，為31.49%，7個生物學(xué)性狀變異系數(shù)大小依次為葉片大小（31.49%）、一芽三葉百芽重（30.80%）、一芽三葉長（19.74%）、葉片長度（16.81%）、葉片寬度（15.41%）、側(cè)脈對數(shù)（14.29%）、葉形（13.30%）；各生物學(xué)性狀之間存在著廣泛的聯(lián)系，相關(guān)系數(shù)最大的是葉片長度與葉片大小和葉片寬度與葉片大小，均為0.92；通過主成分法分析7個生物學(xué)性狀，共被分為3個主成分，累積貢獻率達87.875%。[結(jié)論]該研究為茶樹種質(zhì)資源的保護、利用和創(chuàng)新提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 茶樹；種質(zhì)資源；生物學(xué)性狀；相關(guān)性

中圖分類號 S571.1 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）25-0040-03

Abstract [Objective] The genetic diversity of tea germplasm resources were studied.[Method] With 16 kinds of local town tea germplasm resources and Fuding Dabai collected from Dongshan town in Suzhou as test materials， biological traits were described. The genetic variation， character correlation and principal component were studied on the 17 kinds of tea germplasm resources based on 7 traits. [Result] The widest variation was found in leaf size which had a coefficient of variance of 31.49% followed by weight of 100 “ a bud and three leaves”（30.80%）， length of “ a bud and three leaves”（19.74%），leaf length（16.81%）， leaf width（15.41%），lateral vein pair number（14.29%）， leaf shape（13.30%）. It revealed that abundant variation existed in these cultivars. There were significant correlations among those biological traits. The biggest correlation coefficient was 0.92 between leaf length and leaf leaf size， leaf width and leaf area. Three principle elements were obtained， which contributed over 87.875% of variance.[Conclusion]This study provided reference for the protection， utilization and innovation of tea germplasm resources.

Key words Tea；Germplasm resources；Genetic diversity ；Correlation

茶樹[Camellia sinensis （L.）O.Ktze.]屬山茶科山茶屬灌木或小喬木。由于生態(tài)條件的多樣性以及茶樹異花授粉特性，茶樹在長期的自然進化和人工引種過程中，形成了豐富的種質(zhì)資源。種質(zhì)資源是開展茶樹種質(zhì)創(chuàng)新和品種改良的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是茶樹生物學(xué)研究的重要材料。對偏僻地區(qū)處于生殖或自然隔離狀態(tài)下的材料征集得越多，就越有可能得到稀有、特異、珍貴、具有潛在價值的材料，這對豐富栽培品種，甚至對突破茶樹現(xiàn)有利用范圍，為人們提供更多更富有價值的產(chǎn)品，都有不可估量的意義[1]。就連最早的茶樹文獻陸羽的《茶經(jīng)》中也有“野者上，園者次”的說法。地方品種也稱農(nóng)家品種，是在當(dāng)?shù)刈匀粭l件和耕作制度下經(jīng)過長期的自然選擇和人工選擇得到的品種，它們往往對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、栽培條件等有比較好的適應(yīng)性，一般都具有某種獨特的性狀、特性和一定的栽培面積[2]。

該研究選取蘇州市東山鎮(zhèn)當(dāng)?shù)氐?6個茶樹種質(zhì)資源作為試驗材料，以同一時間長勢良好的福鼎大白茶樹作為對照，分析其生物學(xué)性狀，為其進行保護、利用和創(chuàng)新提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2003年于蘇州市東山鎮(zhèn)12個村收集16個茶樹種質(zhì)資源，樹齡均達到50年以上的實生種，并通過扦插繁育的方式移栽至北望茶樹種質(zhì)資源圃內(nèi)。2016年春季對這16個茶樹種質(zhì)資源及福鼎大白茶樹進行表型多樣性分析，16個種質(zhì)資源分別以1～16號進行標(biāo)記。

1.2 方法

參考《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[3]，對這16個茶樹種質(zhì)資源及福鼎大白的生物學(xué)性狀進行描述。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003、IBM SPSS Statistics 22等軟件對數(shù)據(jù)進行變異情況、相關(guān)性、主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物學(xué)性狀觀察

由表1可知，16個茶樹種質(zhì)資源及福鼎大白樹型全是灌木型；樹姿以半開張為主，只有12號和16號為開張；芽葉顏色全為黃綠色；葉片著生狀態(tài)主要為近水平（52.9%）和上斜（47.1%）；葉片以小葉（47.1%）和中葉（47.1%）為主，只有福鼎大白為大葉，特大葉在該次調(diào)查中未出現(xiàn)。從葉形上看，以橢圓形為主（70.6%），長橢圓形次之（17.6%），披針形和近圓形最少。葉色由中綠色（47.1%）和深綠色（52.9%）構(gòu)成；葉身形態(tài)以背卷為主（58.8%），少量的內(nèi)折（23.5%）和平（17.7%）；葉質(zhì)以中（82.4%）為主；葉齒以中銳度（58.8%）為主；葉齒密度以密（76.5%）為主，少量的中密度（17.6%）；葉齒深度則以淺深度（76.5%）為主；葉基部除6號品種為近圓形外，其余都是楔形；葉尖以鈍尖（64.7%）為主，剩下的都是漸尖（35.3%）；葉緣為微波占70.6%，波占23.5%，只有1個品種6號葉緣為平；葉面隆起性以微隆起（70.6%）為主。

2.2 種質(zhì)資源多樣性分析

對東山鎮(zhèn)當(dāng)?shù)?6個茶樹種質(zhì)資源及福鼎大白的7個生物學(xué)性狀進行遺傳多樣性分析，結(jié)果見表2。變異系數(shù)最大的是葉片面積，為31.49%；其次是一芽三葉百芽重，變異系數(shù)為30.80%；變異系數(shù)最小的是葉形，變異系數(shù)為13.30%。7個生物學(xué)性狀變異系數(shù)大小依次為葉片面積（31.49%）、一芽三葉百芽重（30.80%）、一芽三葉長（19.74%）、葉片長度（16.81%）、葉片寬度（15.41%）、側(cè)脈對數(shù)（14.29%）、葉形（13.30%）。以上數(shù)據(jù)表明這17個茶樹品種間存在較大差異。

2.3 生物學(xué)性狀相關(guān)性分析

相關(guān)性分析是研究不同性狀間密切程度的一種統(tǒng)計分析方法，它是描述2個性狀間線性關(guān)系程度和方向的統(tǒng)計量[4]。對東山鎮(zhèn)當(dāng)?shù)?6個茶樹種質(zhì)資源以及福鼎大白的7個生物學(xué)特性進行相關(guān)性分析，由表3可看出，葉片長度、葉片寬度、葉片大小和側(cè)脈對數(shù)之間存在極顯著相關(guān)。呈極顯著相關(guān)的生物學(xué)特性有6對，分別是葉片長度與葉片寬度、葉片長度與葉片大小、葉片長度與側(cè)脈對數(shù)、葉片寬度與葉片大小、葉片寬度與側(cè)脈對數(shù)、葉片大小與側(cè)脈對數(shù)；呈顯著相關(guān)的僅有1對，是葉片長度與葉形。相關(guān)系數(shù)最高的是葉片長度與葉片大小（0.92）和葉片寬度與葉片大小（0.92），其次是葉片大小與側(cè)脈對數(shù)（0.76）、葉片長度與側(cè)脈對數(shù)（0.75）和葉片長度與葉片寬度（0.70）。以上結(jié)果表明，東山鎮(zhèn)當(dāng)?shù)?6個茶樹種質(zhì)資源以及福鼎大白的7個生物學(xué)性狀中，葉片長度、葉片寬度、葉片大小和側(cè)脈對數(shù)之間存在著廣泛的聯(lián)系，其葉片長度越長，葉片越大、側(cè)脈對數(shù)越多、葉片寬度越長；葉片寬度越長，葉片越大；葉片越大，側(cè)脈對數(shù)越多。另外一芽三葉百芽重與葉形（-0.22）、葉片寬度與葉形（-0.28）呈負相關(guān)。一芽三葉百芽重越大，葉形系數(shù)越小，葉形越趨近近圓形；葉片寬度越長，葉形系數(shù)越小，葉片越趨近近圓形。

2.4 主成分分析

主成分分析是考慮各指標(biāo)之間的相互關(guān)系，利用降維思想把多個指標(biāo)轉(zhuǎn)換成較少的幾個互不相關(guān)的綜合指標(biāo)，從而使進一步研究變得簡單的統(tǒng)計方法[5]。為了能更充分地反映出各因素中起主導(dǎo)作用的綜合指標(biāo)，該研究對東山鎮(zhèn)當(dāng)?shù)?6個茶樹種質(zhì)資源以及福鼎大白的7個生物學(xué)性狀進行了主成分分析，并計算出相關(guān)矩陣的特征根和相應(yīng)的特征向量及特征根的累積貢獻率（表4）。結(jié)果表明，按照累積貢獻率達80%的提取原則，7個生物學(xué)性狀被分為3個主成分，累積貢獻率達87.875%，包含了大部分信息。第1主成分特征值3.597，貢獻率為51.386%，對應(yīng)的特征向量以葉片長度與葉片大小的性狀分量的影響較大，把它們作為第1主成分，稱為高度相關(guān)因子；第2主成分特征值為1.519，貢獻率21.701%，葉形具有較高的載荷；第3主成分特征值為1.035，貢獻率為14.788%，一芽三葉百芽重具有較高的載荷。可將第1主成分和第2主成分稱為葉片相關(guān)因子，第3主成分可稱為葉芽相關(guān)因子。根據(jù)因子得分顯示（表5），第1因子（高度相關(guān)因子）得分最高的是福鼎大白（2.770 22），其次是4號品種（0.775 39），得分最低的是12號品種（-2.013 63），其次是10號品種（-0.852 75）。

3 結(jié)論與討論

該次調(diào)查的17種茶樹就樹型而言都是灌木型，從地理的角度來看，蘇州市東山鎮(zhèn)處于低丘低山地區(qū)的江南茶區(qū)，以主要產(chǎn)綠茶的灌木型中葉種和小葉種為主[2]。樹姿大多為半開張，葉片也以近水平和上斜為主，半開張的植株、葉上斜生是茶葉生產(chǎn)的理想型高產(chǎn)樹種的2個特征[6]。前人通過各形態(tài)性狀的空間自相關(guān)分析，認為葉部性狀的葉脈對數(shù)（側(cè)脈對數(shù)）、葉長寬比值（葉形）、葉長和葉基形態(tài)，在茶組植物分類中具有相對重要的地位[7]。葉面隆起性強是品質(zhì)好的標(biāo)志之一，該次調(diào)查茶株微隆起占了多數(shù)（70.6%）。葉尖長度與多酚類含量有關(guān)，葉尖越尖，多酚類含量越高[6]，然而漸尖的葉尖只占少數(shù)（35.3%）。此次調(diào)查的茶株以背卷最多（58.8%），說明品質(zhì)良好。

該次調(diào)查中并未發(fā)現(xiàn)特大葉（葉面積≥60.0 cm2），可能是因為該試驗調(diào)查的對象是以灌木型地方品種為主。根據(jù)虞富蓮[1]研究發(fā)現(xiàn)，對于灌木型茶樹而言，有 96.7%的品種在葉片大小上都屬于中小葉，只有 3.3%屬于大葉，與該試驗得到的結(jié)果（中小葉94.2%，大葉5.8%）基本一致[2]。

遺傳多樣性研究是植物遺傳育種的重要環(huán)節(jié)，表型遺傳多樣性是遺傳多樣性研究最直接的方法，是植物種質(zhì)資源評價的一個重要手段。該研究對東山鎮(zhèn)當(dāng)?shù)?6個茶樹種質(zhì)資源以及福鼎大白的7個生物學(xué)性狀進行了遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)17種茶樹之間存在較高的遺傳變異，其中變異系數(shù)最大的是葉片面積（31.49%）。通過葉片的調(diào)查說明，不同品種的茶樹之間存在較高的遺傳多樣性。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，7個生物學(xué)性狀之間不是相互獨立的，葉片長度、葉片寬度、葉片大小和側(cè)脈對數(shù)之間存在極顯著相關(guān)，由此得出其葉片長度越長，葉片越大、側(cè)脈對數(shù)越多、葉片寬度越長、葉形就越接近披針形；葉片寬度越長，葉片越大；葉片越大，側(cè)脈對數(shù)越多。葉片長度、葉片寬度、葉片大小和葉形等被認為與適制性密切相關(guān)[8]，同時對一些品種的茶加工的工序有著較大影響[9]。

主成分分析法在不損失或很少損失原有信息的前提下，將原來個數(shù)較多而且彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為新的個數(shù)較少且彼此獨立或相關(guān)性較小的綜合指標(biāo)，避免了重復(fù)信息的干擾[10]。該研究用IBM SPSS Statistics 22軟件對17個茶樹的葉芽和葉片的生物學(xué)性狀進行了主成分分析。3個主成分反映了7個生物學(xué)性狀的大部分信息，累積貢獻率達87.875%。7個生物學(xué)性狀可歸納為葉片相關(guān)因子和葉芽相關(guān)因子，都比較客觀地反映了所控制的各性狀之間的相互關(guān)系。在選擇制茶原料時，一芽三葉百芽重一旦過重就難以制出外形秀麗的綠茶。通過因子分析可看出，高度相關(guān)因子對應(yīng)的特征向量以葉片長度和葉片大小的性狀分量的影響較大，葉片長度和葉片大小是2項與茶葉品質(zhì)相關(guān)的茶樹外部形態(tài)標(biāo)記，在該次調(diào)查中茶樹多為中小葉，適制綠茶。

綜上，對地方茶樹種質(zhì)資源生物學(xué)性狀的調(diào)查與研究，可以對茶葉的品質(zhì)、適制茶種進行綜合判斷，也有利于了解其多樣性、親緣關(guān)系等，甚至可能發(fā)現(xiàn)值得推廣的珍貴茶樹資源。

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