都勻茶樹種質資源生化成分多樣性分析

張明澤，姚玉仙，劉麗萍，李 靜，梁新菊，胡朝銀

（黔南民族師范學院生物科學與農學院，貴州 都勻 558000）

茶產業是黔南州的傳統支柱產業，全州現有茶園84 280 hm2，投產茶園76 670 hm2，茶葉產量18 300 t，產值49.37億元[1]。黔南州境內生態優良、氣候條件優越、茶樹[Camellia sinensis（L.）O. Kuntze]生長良好。茶樹種質資源是品種選育的物質基礎，優良種質組合是提高育種成效的關鍵技術之一[2]。黔南州茶樹種質資源豐富，全州12縣（市）均分布有規模不等的古茶樹群落[3]。收集、保存、鑒定、評價、開發和利用茶種質資源對于黔南州茶產業的發展具有十分重要的意義。都勻毛尖是中國十大名茶之一，原生茶樹資源廣泛分布在都勻市多個鄉鎮，其中一些特異茶樹種質具有極大的科研價值和利用潛力。茶葉的生化成分是茶葉品質的物質基礎，其組成和相應成分的含量為茶樹品種適制性提供了參考依據，進而決定了加工茶葉種類的發展方向[2,4]。因此，分析茶葉品質成分是評價茶樹種質資源特性及品種選育的重要內容。該研究團隊前期對部分都勻原生茶樹資源基因遺傳多樣性進行了研究[5]，該研究以收集的11份都勻原生茶樹單株為研究對象，在同一生境下進行鑒定評價，分析其主要生化成分的多樣性，為深入研究和利用這些原生茶資源提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

采集貴州都勻小圍寨11份具有不同形態特征的地方品系資源，T1～T9資源的基本信息詳情見文獻[5]，T10和T11均采集于都勻小圍寨，采集地海拔為1 180 m，經度為107°27′10′′ E。

1.2 儀器與試劑

Agilent 1260 Infinity Ⅱ高效液相色譜儀（美國安捷倫公司）。咖啡堿（CAF）、沒食子酸（GA）、表沒食子兒茶素（EGC）、兒茶素（C）、表兒茶素（EC）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）和表兒茶素沒食子酸酯（ECG）標準品均購自北京世紀奧科生物技術有限公司，茶氨酸標準品購自北京普天同創生物科技有限公司，乙腈、甲醇、冰醋酸等有機試劑為市售HPLC級。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備 于2019年4月13日采摘一芽2葉新梢，按GB/T 8303—2013制備干茶茶樣。

1.3.2 生化成分檢測方法 水分測定參照GB 5009.3—2016；EGC、C、EC、EGCG、ECG、兒 茶素總量測定參照GB/T 8313—2018；茶氨酸測定參照GB/T 23193—2017；咖啡堿含量測定參照GB/T 8312—2013。每個樣品重復3次，取3次平均值。咖啡堿色譜條件為：色譜柱C18（ODS柱），柱溫40 ℃，進樣量10 μL，流速1.0 mL/min，檢測波長280 nm。兒茶素色譜條件為：色譜柱C18（粒徑5 μm，250 mm×4.6 mm），柱溫35 ℃，進樣量10 μL，流速1 mL/min，檢測波長278 nm。

1.3.3 數據分析 采用Excel 2010軟件進行數據統計及分析。用SPSS 25.0軟件對各生化成分進行因子分析和聚類分析。為了消除不同指標變量間的量綱關系，通過Z-Score 標準化方法將兒茶素組分濃度矩陣進行標準化，計算各變量的載荷值和方差貢獻率。

2 結果與分析

2.1 生化成分含量分析

對11份都勻原生茶樹資源的兒茶素、咖啡堿和茶氨酸等主要生化成分含量進行統計分析（表1、表2）。由表1可知，兒茶素總量最高的資源為T3（15.07%），最低的為T9（5.52%），兒茶素類物質中各組分含量大小為EGCG＞ECG＞EGC＞EC＞C，EGC含量最高為T1（1.82%），最低為T6（0.39%）；EGCG含量最高的資源為T3（8.84%），最低為T9（3.18%）；ECG含量最高為T3（4.17%），最低為T9（1.33%）；咖啡堿含量最高為T10（4.80%），最低為T11（3.70%）；茶氨酸含量最高為T8（1.61%），最低為T7和T10（均為0.48%）；酯型兒茶素含量在4.51%～13.01%之間，非酯型兒茶素含量在0.79%～2.70%之間；兒茶素品質指數最高的資源為T6（2 565.27），最低的為T1（527.64）；兒茶素總量/茶氨酸最高的資源為T3 （26.43），最低的為T9（4.97）。

表1 11份都勻原生茶樹資源生化成分含量

由表2可知，11項生化成分變異系數為7.23%（CAF）～61.42%（C），平均變異系數為28.80%。

表2 11份都勻原生茶樹資源生化成分參數統計

2.2 生化成分的主成分分析

對11種茶樹種質資源中各組分（CAF、GA、EGC、C、EC、EGCG、ECG、兒茶素總量、茶氨酸）為變量進行因子分析（表3、表4）。由表3可知，前3個公因子的方差總貢獻率為85.12%，基本可以代表9個變量的絕大部分變異信息。第1公因子F1解釋了總變異信息的52.74%，第2公因子F2解釋了總變異信息的18.91%，第3公因子F3解釋了總變異信息的13.47%。

表3 相關矩陣的特征值

由表4可知，EGC、C、EC、EGCG、ECG和兒茶素總量在F1上呈正向分布，其中ECG在F1上載荷值最大，對F1貢獻率最高；EGC、C、EC、EGCG、兒茶素總量和茶氨酸在F2上均呈正向分布，其中EGC在F2上載荷值最大，對F2貢獻率最高；CAF、GA、EGCG、ECG和兒茶素總量在F3上呈正向分布，其中CAF在F3上載荷值最大，對F3貢獻率最高。因此，ECG、EGC和CAF含量可作為這11份茶樹種質的表征性成分，此3項指標基本可以反映茶樹資源的功能性品質。

表4 旋轉因子載荷矩陣

2.3 都勻原生茶樹資源的聚類分析

根據11個生化成分（CAF、GA、EGC、C、EC、EGCG、ECG、茶氨酸、酯型兒茶素、非酯型兒茶素、兒茶素總量）數據，利用SPSS數據統計軟件對11份都勻原生茶樹資源進行聚類分析（圖1）。由圖1可知，當在遺傳距離為10時，可以將11份都勻原生茶樹資源聚為3個類群。第Ⅰ類群包含9份茶資源，當遺傳距離為5時，第Ⅰ類群又可分為 2 個亞群，T4、T5、T2、T10、T6、T11和T1為1個亞群，T7和T8為1個亞群；第Ⅱ類群僅含茶資源T3；第Ⅲ類群僅含茶資源T9。

圖1 11份都勻原生茶樹資源的歐氏距離聚類樹狀圖

3 結 論

研究表明，兒茶素組成中EGCG為主的酯型兒茶素含量高是茶樹資源進化程度較高的體現，而較為原始的茶樹資源ECG含量較高，且EC和C的含量大于EGC[6]。該研究中11份茶樹資源大多生長在茶園的地坎林緣[5]，它們的酯型兒茶素含量遠高于非酯型兒茶素，因此，都勻原生茶樹資源具有栽培型茶樹資源的特征。兒茶素組分中的EGCG變異系數最小，且非酯型兒茶素的變異系數大于酯型兒茶素，所有指標中變化系數最小的是咖啡堿，說明其遺傳較穩定，這些結果與楊春等[6]、張小琴等[7]、陳正武等[8]和莫嵐等[9]的研究結果一致。

4 討 論

茶葉中EGC食后有甜味，提高茶葉回甘品質[10]，資源T1的EGC含量最高，制作茶葉回甘性可能較好。氨基酸是構成茶湯品質尤其是茶湯滋味及香氣的重要成分之一[11]，茶葉中的氨基酸主要是茶氨酸，具有鮮、爽、甜的特點，與綠茶品質呈正相關。茶葉中茶多酚以兒茶素為主，因此，兒茶素總量/茶氨酸在一定程度上代表了酚氨比，酚氨比＜8.00適制綠茶，酚氨比在8.00～15.00之間適合兼制紅綠茶，酚氨比＞15.00適制紅茶[12]。資源T3的兒茶素總量/茶氨酸＞15.00，適合作為加工紅茶的品種選育資源，資源T8、T9及T10的兒茶素總量/茶氨酸＜8.00，適合作為加工綠茶的品種選育資源。兒茶素品質指數越高，茶樹鮮葉持嫩性越好，是鮮葉制綠茶品質的重要指標[13]，資源T6的兒茶素品質指數最高，更適合加工綠茶。

對茶樹資源生化成分進行綜合評價是茶樹品種選育的重要基礎，通過對都勻毛尖茶原產地的11份茶樹資源進行主要生化成分評價，發現大多數生化成分變異類型較為豐富，有很大的選擇潛力。茶葉作為一種功能性飲料，目前以功能成分為主要目標的育種方式是國內外研究的重要方向之一[14]。咖啡堿是決定茶葉滋味的重要物質，代表紅茶品質優異特征之一的“冷后渾”正是由咖啡堿、茶黃素與茶紅素等形成的，咖啡堿具有興奮中樞神經、防治阿爾茲海默癥和糖尿病等病癥的作用[15]。EGCG是綠茶中含量最高的多酚類物質，具有顯著抗腫瘤及緩解糖尿病的功效[16-17]。目前尚無茶樹高EGCG特異資源的統一評判標準，龔志華等[18]研究認為EGCG含量超過7.00%的具有高EGCG特性，而咖啡堿含量大于4.00%的具有高咖啡堿特性，以此為標準，該研究發現7份茶樹高EGCG特異資源，6份高咖啡堿特異資源。此外，還選出兒茶素總量大于15.00%的資源1份，酯型兒茶素含量大于12.00%的資源1份。通過對這些優異資源進行深入研究，可以直接作為深加工的原材料或作為茶樹雜交育種的親本材料。