四川地方中小葉茶樹資源的表型遺傳多樣性

謝文鋼，李曉松，李 偉，唐 茜

(四川農業大學 園藝學院，四川 成都 611130)

茶樹種質資源，又稱遺傳資源、品種資源、基因庫等，包括野生茶樹、地方品種、選育品種、引進品種、品系等[1]。四川茶樹品種資源分布廣，類型多，主要茶樹資源有四川中小葉群體種、古藺牛皮茶、滎經枇杷茶、崇州枇杷茶、南江大葉茶等[2-4]。其中，四川中小葉群體種分布廣，且栽培面積最大，是四川重要的茶樹種質資源。為助推茶產業轉型升級，四川省委、省政府高度重視茶樹種質資源保護和新種質創制。如何有效地利用優質、特異資源選育茶樹良種，是目前茶樹育種工作者亟待解決的問題。

植物的表型性狀是基因和環境共同作用形成的結果，是農藝性狀鑒定的重要依據之一，廣泛應用于種質資源鑒定、表型變異和多樣性分析等研究[5-7]。近年來，各種DNA分子標記應用于茶樹資源的遺傳多樣性、鑒定和分類研究[8-11]，但表型性狀具有直接性、簡便性、與育種目標和生產聯系緊密等優點[12]，仍是種質資源研究的一種有效手段。歷經10多年的努力，四川農業大學茶樹育種團隊在名山、青川、北川、沐川、邛崍等產茶縣(區)收集、保存了536份茶樹品種的資源材料。本研究選取其中具有代表性的109份資源材料為研究對象，對其植株、葉片、新梢和花等30個表型性狀進行統計分析，研究其遺傳多樣性。旨在了解其形態多樣性和育種潛力，并為挖掘特異茶樹資源，建立核心茶樹資源圃，選育高產、優質和特色茶樹品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料取自四川省茶樹種質資源圃。供試材料為四川農業大學茶樹育種團隊和名山茶樹良種繁育場從四川名山區、沐川縣、滎經縣、北川縣、青川縣等產茶區(縣、市)收集的四川中小葉群體種單株，經扦插繁育后移栽的株系，共有109份(表1)。

表1109份茶樹資源材料的名稱與原產地

Table1109 tea resources information and origins

編號No.名稱Name樹型Treetype樹姿Treepose原產地Origin編號No.名稱Name樹型Treetype樹姿Treepose原產地Origin1名山03Mingshan 03AHO名山區城西鎮Chengxi Town, Mingshan District56沐川02Muchuan 02SAHO沐川縣新凡鄉Xinfan Township, Muchuan County2名山13Mingshan 13SU名山區紅星鎮Hongxing Town, Mingshan District57沐川01 Muchuan 01SHO沐川縣新凡鄉Xinfan Township, Muchuan County3名山07Mingshan 07SHO名山區紅巖鄉Hongyan Township, Mingshan District58沐川03Muchuan 03SHO沐川縣新凡鄉Xinfan Township, Muchuan County4名山01Mingshan 01SHO名山區前進鄉Qianjin Township, Mingshan District59沐川04Muchuan 04SO沐川縣建和鄉Jianhe Township, Muchuan County5名山02Mingshan 02SHO名山區前進鄉Qianjin Township, Mingshan District60沐川05Muchuan 05SHO沐川縣建和鄉Jianhe Township, Muchuan County6名山12Mingshan 12SU名山區蒙頂山Mengding Mountain, Mingshan District61沐川06Muchuan 06SHO沐川縣建和鄉Jianhe Township, Muchuan County7名山10Mingshan 10SO名山區蒙頂山Mengding Mountain, Mingshan District62洪雅06Hongya 06SAU洪雅縣漢王鄉Hanwang Township, Hongya County8名山03Mingshan 03SHO名山區蒙頂山Mengding Mountain, Mingshan District63洪雅04Hongya 04SHO洪雅縣漢王鄉Hanwang Township, Hongya County9名山05Mingshan 05SHO名山區蒙頂山Mengding Mountain, Mingshan District64洪雅05Hongya 05SHO洪雅縣漢王鄉Hanwang Township, Hongya County10名山06Mingshan 06SHO名山區蒙陽鎮Mengyang Town, Mingshan District65洪雅07Hongya 07SHO洪雅縣漢王鄉Hanwang Township, Hongya County11名山11Mingshan 11SHO名山區蒙陽鎮Mengyang Town, Mingshan District66洪雅01Hongya 01SHO洪雅縣中山鄉Zhongshan Township, Hongya County12名山14Mingshan 14SHO名山區蒙陽鎮Mengyang Town, Mingshan District67洪雅02Hongya 02SHO洪雅縣中山鄉Zhongshan Township, Hongya County13名山15Mingshan 15SHO名山區蒙陽鎮Mengyang Town, Mingshan District68洪雅03Hongya 03SHO洪雅縣中山鄉Zhongshan Township, Hongya County14名山04Mingshan 04SO名山區新店鎮Xindian Town, Mingshan District69邛崍01Qionglai 01SHO邛崍市平樂鎮Pingle Town, Qionglai County-level city

續表1

續表1

A，喬木型；S，灌木型；SA，小喬木型；O，開張；HO，半開張；U，直立。下同。

A， Arbor; S， Shrub; SA， Small arbor; O， Open; HO， Half open; U， Upright. The same as below.

1.2 研究方法

1.2.1 試驗區概況

試驗在四川省雅安市名山區中鋒鄉國家茶樹良種繁育場(103°12′E，30°12′N)進行。該地平均海拔高度760 m，年均日照時數1 018 h，年均氣溫15.4 ℃，年無霜期298 d，年降水量1 500 mm左右，屬亞熱帶季風性濕潤氣候。茶樹種植方式為大行距1.5 m，小行距0.4 m，株距0.2 m，茶樹樹齡均為8年生，單株種植，常規管理。

1.2.2 表型性狀觀測

春季、秋季隨機選取植株、新梢、成熟葉片、花的表型性狀(24個描述型性狀和6個數值型性狀)進行調查統計，以此分析109份供試茶樹資源的表型性狀遺傳多樣性[13]。所選取性狀均按照NY/T 2422—2013《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南 茶樹》[14]要求進行觀測，每份材料的表型性狀觀測15次，詳細編碼處理見表2。

1.3 數據分析

對描述型性狀如樹型、1芽2葉期2葉顏色、葉片綠色程度、花瓣顏色等予以數量化賦值(表2)。形態性狀的遺傳多樣性指數采用Shannon-Wiener指數H′[15-16]。利用SPSS統計軟件進行主成分分析，運用NTsys軟件計算遺傳距離，用MEGA 6.06軟件按UPGMA(非加權配對算術平均法)遺傳距離進行聚類分析并構建樹狀聚類圖[17]。

2 結果與分析

2.1 形態性狀變異與多樣性

樹型、樹姿、芽葉色澤、芽葉茸毛、葉片大小、葉色和葉尖可作為茶樹品種分類的依據[18-19]。由表3可知，描述型性狀的變異系數為6.74%～119.51%，平均為36.97%，其中，以花萼外部花青甙顯色最大(119.51%)，其次為花萼外部茸毛和樹型，分別為70.83%和57.45%；花瓣顏色的變異系數較小(6.74%)。而109份供試材料均表現芽有茸毛、葉柄基部無花青甙顯色和子房有茸毛。其余21個描述型性狀的多樣性指數為0.05～1.07，其中，1芽1葉始期性狀的多樣性指數最大，而花萼外部茸毛和花瓣顏色的多樣性指數最小。多樣性指數≥1.0的性狀有1芽1葉始期、1芽2葉顏色、葉片形狀、先端形狀，表現出了豐富的遺傳變異。

表2 描述型性狀指標與賦值標準

Table2Descriptive traits and assignment criterion

序號No觀測部位Observedpart形態性狀Morphologicaltraits記錄標準Criterion for documenting1植株PlantGP弱Weak,3;中Medium,5;強Strong,72TT灌木Shrub,1;小喬木Small arbor,3;喬木Arbor,53TP直立Upright,1;半開張Half open,3;開張Open,54BD稀Rare,3;中Medium,5;密Dense,75新梢FLS早Early,3;中Middle,5;晚Late,76New shootSLC白色White,1;黃綠色Yellow green,2;淺綠色Light green,3;中等綠色Medium green,4;紫綠色Violet green,57SP無Absent,1;有Exist,98SPD稀Rare,3;中Medium,5;密Dense,79LBAC無Absent,1;有Exist,910TLL隨機測15個春茶1芽3葉長,取平均值Average length from 15 three leaves per bud randomly sampled11葉片LL隨機測15個成熟葉片長,取平均值Average length from 15 mature leaves randomly sampled12Mature leafLW隨機測15個成熟葉片寬,取平均值Average width from 15 mature leaves randomly sampled13LS披針形Lanceolate,1;窄橢圓形Narrow ellipse,2;中等橢圓形Medium oval,3;闊橢圓形Broad elliptical,414LG淺Shallow,3;中Medium,5;深Deep,715TS內折Inner fold,1;平flat,2;背卷Back roll,316LS無或弱No or weak,1;中Medium,2;強Strong,317LA鈍Blunt,1;急尖sharp,2;漸尖acuminate,318LM無或弱No or weak,1;中Medium,2;強Strong,319LS無或弱No or weak,1;中Medium,2;強Strong,320LB楔形wedge,1;鈍Blunt,2;近圓形Near circular,321花FlowerPL隨機測15個花梗長度,取平均值Average pedicel length from 15 flowers randomly sampled22CP無Absent,1;有Exist,923CAC無Absent,1;有Exist,924CD隨機測15個花冠直徑,取平均值Average corolla diameter from 15 flowers randomly sampled25PC淺綠色Light green,1;白色White,2;粉紅色Pink,326OP無Absent,1;有Exist,927OPD稀Rare,3;中Medium,5;密Dense,728SL隨機測15個花柱長度,取平均值Average length of 15 style length29SCL低Low,3;中Medium,5;高High,730PSRH低于Lower,1;等高Equal,3;高于Higher,5

GP，生長勢；TT，樹型；TP，樹姿；BD，分枝密度；FLS，1芽1葉始期；SLC，1芽2葉期2葉顏色；SP，芽茸毛；SPD，芽茸毛密度；LBAC，葉柄基部花青甙顯色；TLL，1芽3葉長度；LL，長度；LW，寬度；LS，形狀；LG，綠色程度；TS，橫切面形態；LS，上表面隆起；LA，先端形狀；LM，邊緣波折程度；LS，邊緣鋸齒；LB，基部形狀；PL，花梗長度；CP，花萼外部茸毛；CAC，花萼外部花青甙顯色；CD，花冠直徑；PC，花瓣顏色；OP，子房茸毛；OPD，子房茸毛密度；SL，花柱長度；SCL，花柱分裂位置；PSRH，雌蕊相對于雄蕊高度。下同。

GP， Growth potential; TT， Tree Type; TP， Tree pose; BD， Branch density; FLS， First leaf stage; SLC， Second leaf color; SP， Shoots pubescence; SPD， Shoots pubescent density; LBAC， Leaf base anthocyanin colouring; TLL， Three leaf length; LL， Leaf length; LW， Leaf width; LS， Leaf shape; LG， Leaf green; TS， Transection shape; LS， Leaf surface; LA， Leaf apex; LM， Leaf margin; LS， Leaf serration; LB， Leaf base; PL， Pedicel length; CP， Calyx pubescence; CAC， Calyx anthocyanin colouring; CD， Corolla diameter; PC， Petal color; OP， Ovary pubescence; OPD， Ovary pubescence density; SL， Style length; SCL， Style cracking location; PSRH， Pistil stamen relative height. The same as below.

表4表明，供試材料數值型性狀的變異系數為11.84%～21.14%，平均為15.82%，其中，花柱長度最大，花梗長度次之，1芽3葉長度最小。供試材料數量性狀多樣性指數差異較大，介于0.77～2.08，平均為1.84，其中1芽3葉長多樣性指數最大(2.08)，花柱長度則最小(0.77)。除花柱長度之外，其他數量性狀的遺傳多樣性指數均大于2。這些結果說明109份供試材料的1芽3葉長度、葉長、葉寬、花梗長度和花冠直徑等數值型性狀也呈現出明顯的遺傳多樣性。

2.2 表型性狀的主成分分析

對供試四川中小葉茶樹資源的30個形態性狀進行主成分分析(表5)，以特征值大于1為標準提取主成分，前12個主成分累積貢獻率達到了71.14%，特征值總和為19.21。其中，第1主成分的特征值為2.85，貢獻率為10.56%，主要反映樹型、葉片形狀、花梗長度的影響；第2主成分的特征值為2.59，貢獻率為9.60%，主要反映成熟葉片長度、寬度的影響；第3主成分的特征值為2.14，貢獻率為7.93%，主要反映樹姿、花冠直徑和雌蕊相對于雄蕊高度的影響；第4主成分的特征值為1.73，貢獻率為6.40%，主要反映生長勢、1芽1葉始期和葉片綠色程度的影響；第5主成分特征值為1.56，貢獻率為5.76%，主要反映花萼外部茸毛和花柱長度的影響；第6主成分特征值為1.45，貢獻率為5.37%，主要反應葉片形狀、葉片寬度和基部形狀的影響。

根據貢獻率的大小從這12個主成分中得出所選擇的30個形態性狀能反映茶樹種質資源的大部分信息，貢獻率較大的為葉片長度、葉片寬度、葉片形狀、花梗長度、花冠直徑、雌蕊相對于雄蕊高度、樹型、樹姿、葉片先端形狀等性狀。這些主要性狀是造成四川中小葉茶樹群體種表型性狀差異的主要因素，可作為重點觀測的性狀，為今后雜交育種的親本選擇提供參觀依據。

表3 描述型性狀統計分析結果與多樣性指數

Table3Descriptive statistical analysis results and diversity index

性狀Character最小值Minimum最大值Maximum平均值Mean標準差SD變異系數CV/%H′GP3.007.004.151.3632.820.94TT1.005.001.250.7257.450.39TP1.005.002.930.9331.810.67BD3.007.005.811.4124.280.96FLS3.007.004.661.5533.201.07SLC2.005.003.340.8725.991.06SPD3.007.004.891.2325.170.92LS1.003.002.000.7135.681.04LG3.007.006.370.9715.260.66TS1.003.001.620.7445.580.99LS1.003.001.950.6231.900.93LA1.003.002.170.7433.941.05LM1.003.001.490.5537.250.79LS1.005.003.551.1933.490.87LB1.003.001.260.4636.590.60CP1.009.001.070.7670.830.05CAC1.009.002.823.37119.510.53PC1.002.001.980.136.740.09OPD3.007.005.831.0918.780.79SCL3.007.005.411.4326.410.24PSRH1.005.003.431.1633.710.86

SD， Standard deviation; CV， coefficient of variation. The same as below.

表4 數值型性狀統計分析結果與多樣性指數

Table4Statistical analysis results and diversity index of numeric characters

性狀Character最小值Minimum最大值Maximum平均值Mean標準差SD變異系數CV/%多樣性指數H′TLL7.9014.2010.811.2811.842.08LL6.8913.6210.711.3412.472.05LW2.716.084.480.6213.842.05PL0.601.641.070.2220.362.04CD2.184.523.200.4915.252.04SL0.600.981.070.8321.140.77

表5 形態性狀主成分分析

Table5Principal component analysis of morphological character

性狀Character成分Component123456789101112PG0.070.39-0.220.440.12-0.170.02-0.17-0.090.050.050.35TT0.540.10-0.20-0.090.01-0.37-0.27-0.16-0.070.180.10-0.32TP-0.40-0.140.410.230.180.280.13-0.190.22-0.35-0.03-0.03BD-0.03-0.18-0.330.000.270.020.170.46-0.36-0.03-0.400.17FLS-0.170.440.040.470.280.02-0.170.200.260.100.25-0.06SLC0.300.27-0.260.030.11-0.230.530.150.06-0.14-0.010.07SPD-0.14-0.40-0.19-0.410.230.11-0.350.240.290.08-0.16-0.03TLL0.180.38-0.21-0.380.32-0.09-0.160.090.10-0.230.040.11LL-0.010.800.16-0.250.030.06-0.050.030.000.08-0.170.03LW0.190.710.04-0.200.090.430.030.04-0.03-0.16-0.01-0.09LS0.560.02-0.220.09-0.030.480.23-0.090.02-0.080.19-0.14LG-0.380.19-0.070.460.26-0.190.070.32-0.180.150.15-0.26TS0.400.14-0.260.16-0.180.35-0.21-0.26-0.010.130.080.35LS0.41-0.08-0.180.350.030.19-0.360.25-0.23-0.06-0.11-0.19LA-0.430.210.210.15-0.420.030.000.050.090.40-0.260.14LM0.37-0.150.030.37-0.16-0.190.28-0.240.180.02-0.29-0.27LS0.16-0.510.310.120.12-0.07-0.160.00-0.37-0.070.300.28LB0.07-0.37-0.320.030.360.410.30-0.21-0.050.22-0.23-0.10PL0.47-0.090.460.22-0.150.090.000.390.03-0.330.060.08CP-0.03-0.020.38-0.020.470.320.02-0.02-0.060.450.23-0.17CAC0.04-0.34-0.29-0.14-0.02-0.040.200.200.500.110.410.13CD0.41-0.040.420.03-0.230.230.040.370.150.30-0.150.19PC-0.530.05-0.230.080.120.140.18-0.07-0.07-0.070.080.30OPD-0.250.070.36-0.35-0.190.080.24-0.02-0.39-0.090.17-0.21SL0.37-0.030.40-0.150.39-0.210.00-0.27-0.160.18-0.080.28SCL0.340.070.14-0.230.00-0.190.450.19-0.040.250.170.03PSRH0.22-0.010.470.100.48-0.20-0.01-0.080.31-0.15-0.260.02特征值Egienvalue2.852.592.141.731.561.451.341.241.171.091.051.01貢獻率10.569.607.936.405.765.374.964.574.334.023.883.75Contribution rate/%累積貢獻率Accumulative10.5620.1628.0934.4940.2645.6350.5855.1659.4963.5167.3971.14contribution rate/%

2.3 表型性狀的聚類分析

相似系數聚類分析結果(圖1和圖2)表明，供試材料大致分為8個類群。第Ⅰ、Ⅱ類群都只包含1份材料，分別是北川05和安縣05，北川05的特殊性狀表現為邊緣鋸齒深，基部形狀為鈍，安縣05則表現為樹姿直立型，葉緣波折程度無。第Ⅲ類群有3份材料，分別是邛崍05、長寧01、旺蒼05，性狀表現為分枝密度較稀，芽葉茸毛密度為密，1芽3葉長度較長，葉片面積較大。第Ⅳ類群有8份材料，分別是興文05、名山08、長寧03、沐川06、安縣04、天全07、邛崍06、洪雅05，性狀表現為樹型灌木型，葉片基部形狀為楔形，花柱長度較長。第Ⅴ類群有5份材料，分別是長寧04、長寧06、安縣07、興文01、名山13，性狀表現為樹姿半開張，葉片上表面隆起程度中，先端形狀為急尖，上表面隆起程度中，芽葉茸毛中。第Ⅵ類群包括11份材料，分別是雨城03、滎經05、南江02、長寧05、青川02、名山05、長寧02、名山09、名山06、雨城05、青川03，表現為邊緣波折程度無或弱，子房茸毛密，葉柄基部花青甙不顯色。第Ⅶ類群包括31份材料，主要性狀表現為樹型灌木，花梗長度較短，1芽3葉長度中等。第Ⅷ類群包括了49份材料，大部分材料都被聚到了這個類群，主要現在表現為樹型屬灌木，葉片綠色程度中，雌雄蕊高度比屬中。通過分析得出，各地茶樹材料都具有較豐富的表型多樣性。表型性狀聚類結果與類群中材料的來源并沒有直接關系。

圖1 基于形態性狀的UPGMA聚類圖Fig.1 UPGMA dendrogram based on morphological character

3 結論與討論

3.1 四川中小葉茶樹群體種表型性狀分析

表型性狀(形態性狀)的鑒定和描述是茶樹種質資源研究最基本的研究方法和途徑，是種質資源分類不可缺少的重要依據之一[20-21]。本研究所選用109份四川中小葉茶樹群體資源材料的30個表型性狀中只有3個是相對穩定的性狀，其余27個性狀均表現出不同程度的遺傳分化。總體來看，供試的四川中小葉群體種茶樹生長勢較強，多屬灌木型，樹姿多半開張，發芽較早，1芽2葉多為中綠，茸毛中等；葉柄花青甙不顯色，成熟葉面隆起偏中，葉片多內折，葉尖多急尖和漸尖，葉緣波折弱，鋸齒深度中，葉基多楔形；花萼無茸毛，花萼外部花青甙少數顯色，花瓣白色，多為中型花，子房有茸毛且較密，柱頭分裂中高且較短，雌雄蕊高度比多為等高。

表型性狀的變異系數和多樣性指數平均分別為32.27%和0.98，其中，描述型性狀的變異系數和多樣性指數為36.97%和0.74，數值型性狀的變異系數和多樣性指數為15.82%和1.84。多樣性指數高于李慧[22]研究的四川南江大葉茶(多樣性指數0.73)，也高于葛立雯等[23]研究的貴州姑菁野生茶(多樣性指數0.66)和張小琴等[24]研究的貴定鳥王種(多樣性指數0.68)。根據上述分析可以推論，四川中小葉茶樹群體種質資源的表型性狀類型較為豐富，類型較多，存在較高的遺傳多樣性，因此，有較高的育種潛力。

A，一芽二葉新梢；B，一芽三葉新梢；C，成熟葉片。A， 1 bud 2 leaves; B， 1 bud 3 leaves; C， mature leaves.圖2 八個類型茶樹種質資源代表材料的特征性狀Fig.2 Character traits of representative materials of eight types of tea germplasm resources

3.2 四川中小葉茶樹群體表型性狀主成分分析

主成分分析能夠較好地解釋群體差異的主要來源，從而獲得影響差異的重要性狀并簡化研究性狀，以利于更好地研究群體[25]。本研究入選的12個主成分因子的累積貢獻率達到了71.14%，特征值總和為19.21。30個表型性狀可簡化成12個綜合指標，能夠反映供試茶樹的大部分信息。各主成分所包含的信息具有一定的相關性，且不同的主成分具有明顯不同的載荷值。貢獻率較大的葉長、葉寬、1芽3葉長、花冠直徑、花梗長度、1芽2葉期2葉顏色、葉片形狀、先端形狀、樹型、基部形狀、雌蕊相對于雄蕊高度、橫切面狀態、葉片綠色程度等，這些性狀是造成四川中小葉茶樹群體表型性狀差異的主要因素，可根據這些表型性狀特征來收集、保存和鑒定茶樹種質資源，并為核心種質庫的構建提供一些參考。

3.3 四川中小葉茶樹群體表型性狀聚類分析

本文利用MEGA 6.06，依據茶樹的30個表型性狀進行聚類分析，將109份供試材料分為8個類群，表型性狀相似的茶樹資源聚在一起。由于北川05(邊緣鋸齒深，基部形狀為鈍)和安縣05(樹姿直立型，葉緣波折程度無)相對于其他材料具有特殊的性狀表現，這2份材料被單獨的聚在了第Ⅰ和第Ⅱ類群。聚類結果顯示，部分原產地相同的材料沒有被聚在一起，而不同來源地的材料聚在了同一類群，說明四川各產茶縣區的茶樹表型性狀差異較大，遺傳多樣性較豐富，使聚類結果與供試材料的原產地關系較小，這與段志芬等[26]的研究結果相一致。