豫南地区茶树种质资源多样性初探

苏 会，刘建军，2，贺 巍，李美凤，温贝贝，冯建灿

(1.河南农业大学园艺学院，河南 郑州 450002； 2.湖南农业大学，国家植物功能成分利用中心, 湖南 长沙 410128)

豫南地区茶树种质资源多样性初探

苏 会1，刘建军1，2，贺 巍1，李美凤1，温贝贝1，冯建灿1

(1.河南农业大学园艺学院，河南 郑州 450002； 2.湖南农业大学，国家植物功能成分利用中心, 湖南 长沙 410128)

基于16种性状对豫南地区115份茶树种质资源进行遗传变异分析，其结果表明，各性状间差异显著，遗传多样性丰富。水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱含量的变异系数分别为10.47%、17.96%、29.78%、28.57%，平均值为21.7%。聚类分析茶树资源被分为3类，第一类氨基酸和咖啡碱含量均高，第二类氨基酸和咖啡碱含量中等，第三类氨基酸和咖啡碱含量偏低。进一步相关性分析表明，氨基酸和咖啡碱含量相关性极显著。

茶树；种质资源；多样性

茶Camelliasinensis(L.)O.Kuntze属于山茶科山茶属茶组植物，是一种多年生常绿木本作物，起源于中国的云贵地区[1-2]。茶叶作为一种具有保健作用的绿色健康饮品，受到了世界各地消费者的喜爱，消费人群越来越年轻化，消费需求越来越多元化，对茶叶品质的要求也越来越高。茶树品种的遗传改良是满足这一发展趋势的物质基础。由于茶树的高度自交不亲和性，传统的茶树选育工作要长达15～20年，这严重阻碍了茶树品种的改良和茶叶生产的发展，因而，研究种质资源的多样性，发掘新的茶树资源，扩大遗传材料是茶树育种的物质基础[3-5]。河南茶叶生产历史悠久，距今已有2 000多年，有信阳毛尖等优质名茶[7]。茶叶栽培多集中在信阳，南阳，驻马店等地。豫南地处中国南北气候的过渡带，又是南茶北引的过渡区，因而在中国茶叶生产和引种驯化中有着特殊的地位。但国内对该区茶树资源多样性研究却少见报道，为此，笔者进行了调查分析，以期为豫南茶区优良品种选育和茶产业的发展提供基础和依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

2015-04-25—2015-05-01在豫南3个地区8个县区采集115份茶树资源(表1)。育成品种采自信阳市茶树资源圃。群体种，在100～400米海拔范围内选取茶园，根据表型性状的差异选取采摘地点确保采样有代表性，以80 cm × 80 cm为采摘面积(长势一致)，采用对角线5点取样法，以一芽二叶为采摘标准。

1.2表型性状测定

选用12个表型性状(树型，树姿，叶形，叶色，

叶面，叶身，叶片质地，叶尖，叶缘，叶齿深度，叶齿锐度，叶齿密度)，参考陈亮等[8]编著的《茶树种质资源描述规范和数据标准》进行观测和描述,茶树表型性状及鉴定标准见表2。

1.3内含物含量测定

采摘一芽二叶新梢，将鲜叶于120℃烘箱烘至足干，取部分茶样用高速粉碎机粉碎，过40目筛保存备用。水浸出物采用GB/T8305-2002测定；茶多酚按照GB/T8313-2008福林酚法测定；游离氨基酸总量按照GB/T8314-2002测定；咖啡碱按照GB/T8312-2013高效液相色谱法测定。

1.4统计分析

采用Excel软件分别计算平均值、最大值、最小值、标准差、变异系数。采用SPSS软件进行显著性分析和相关性分析及聚类分析。

表1 茶树资源名称及编号Table 1 The name and code of the tested 115 tea germplasms

续表Cotinuing table

表2 豫南茶树资源表型变异范围及级别Table 2 The phenotypic degree and heteromorphosis characteristics of tea germplasm in southern Henan

2 结果与分析

2.1茶树形态性状的遗传变异

对115份茶树种质资源的12种表型性状的统计分析表明(图1)，各性状在其描述级别上均有分布(树型除外)，且不均匀。树姿有3种表型，以半开张居多，其次是直立。叶形以椭圆形和长椭圆形所占比例较高。叶面以平和微隆所占比例较高，叶身以内折所占比例较高。叶片质地中所占比例较高。叶尖以钝尖所占比例最高，其次是渐尖。叶缘是平和微波所占比例最高。叶齿锐度以锐和中所占比例较高。叶齿深度浅和中所占比例较高。叶齿密度以中所占比例最高，且远高于稀和密。由此得知，茶树的12种表型性状均表现出一定的集中性，不同性状遗传多样性水平不同。

图1 茶树资源表型性状的分布特征Fig.1 The distribution of heteromorphosis characteristics of tea germplasm

2.2茶树内含物含量的遗传变异

由表3可以看出，水浸出物、茶多酚、咖啡碱、氨基酸均表现为差异显著，他们的变异系数范围10.47%～29.78%，平均值为21.7%。从变异幅度来看，氨基酸变异系数最高，为29.78%，水浸出物变异系数最低，为10.47%。从变异幅度来看，水浸出物为29.97%～51.87%，茶多酚为7.09%～25.38%，氨基酸为0.94%～5.09%，咖啡碱为0.13%～4.43%。可见，豫南茶树种质资源内含物含量的变异幅度和变异系数均较大，茶树资源性状差异显著，遗传多样性丰富，优异资源筛选潜力大。

2.2.1 茶树资源水浸出物含量的差异 对115份材料分析，各茶树资源之间水浸出物含量差异较大。其平均值为43.17%。由图2可知，水浸出物含量集中在39.43%～50.28%，高于平均值的有59份(占51.3%)，表明这些茶树种质资源水浸出含量普遍较高。高水浸出物含量(>45%)的资源有26份，其中含量高于50%的有7份。水浸出物含量高低决定了鲜叶的内含物丰富度及成茶滋味的浓度和强度，是成茶品质的物质基础[9]。高水浸出物的资源将来可用作优异材料的筛选。

2.2.2 茶树资源茶多酚含量的差异 115份茶树资源的茶多酚含量差异显著，变异幅度较大，其平均值为18.47%。由图3可知，茶多酚含量多集中在15.43%～24.55%，茶多酚含量处于中上等水平。其中茶多酚含量高于平均值的有65份(占56.5%)，高茶多酚(>22%)有59份。茶多酚是鲜叶中重要的化学成分，决定了成茶外形色泽，茶汤滋味和香气以及叶底色泽，更是茶叶中重要的保健成分。因此，高茶多酚的茶树资源可用于药物的提纯和茶树遗传材料的改良。

2.2.3 茶树资源氨基酸含量的差异 测定结果表明，茶树资源的氨基酸含量差异显著，其平均值为3.01%。由图4可知，氨基酸含量多分布在2.17%～3.84%,处于中等水平偏上。高于平均值的资源有50份(占43.5%)，其中高氨基酸含量(>4%)的茶树资源有17份。氨基酸是茶叶鲜爽味的主要来源，决定了成茶的香气种类和强度，因而选择高氨基酸的资源可用于茶树育种的材料和高香茶的开发。

2.2.4 茶树资源咖啡碱含量的差异 测定结果表明，茶树资源的咖啡碱含量差异显著，其平均值为2.88%。由图5可知，咖啡碱含量多分布在2.28%～4.08%，处于中上等水平。高于平均值的资源有59份(占51.3%)，其中高咖啡碱含量(>3.8%)的茶树资源有14份，含量高于4%的茶树资源有8份，其中有1份的咖啡碱含量低于1%(0.13%)。咖啡碱是茶叶苦味的主要源物质，具有提神醒脑的功效。这些高咖啡碱和低咖啡碱的茶树资源可分别用于咖啡碱纯品的提取和低咖啡碱饮品的开发。

表3 茶树资源内含物含量统计分析Table 3 Statistics analysis of contents of inclusions in tea germplasm

图2 茶树资源水浸出物含量的差异Fig.2 The variation of contents of waterextract in tea germplasm

图3 茶树资源茶多酚含量的差异Fig.3 The variation of contents ofpolyphenols in tea germplasm

图4 茶树资源氨基酸含量的差异Fig.4 The variation of contents of totalfree amino in tea germplasm

2.3聚类分析

基于茶树主要内含物含量进行聚类分析，在遗传距离为0.867时，115份茶树资源被分为3类。 由图6看出，是按氨基酸和咖啡碱的含量高低来聚类。聚入I类的有3份，其氨基酸和咖啡碱含量明显偏高，而多酚含量偏低，水浸出物中等水平；聚入II类有25份，氨基酸，咖啡碱含量明显偏低，茶多酚、水浸出物含量为中等水平；聚入III类有87份(信阳地区除个别品种外全聚在此类)，氨基酸、咖啡碱含量均处于中等水平，茶多酚和水浸出物含量在平均值附近。

图5 茶树资源咖啡碱含量的差异Fig.5 The variation of contents ofcaffeine in tea germplasm

数字代表不同茶树资源编号。

2.4相关性分析

根据聚类结果，基于水浸出物等4种内含物含量对115份茶树资源进行了相关性分析(表4)。结果发现，氨基酸与咖啡碱相关性极显著，其中氨基酸与咖啡碱的相关系数为0.56。水浸出物与其他3者均为显著性相关，这也表明了水浸出物含量在一定程度上反映了内含物成分的含量高低，是制茶品质的物质基础。

表4 茶树资源内含物含量的相关性分析Table 4 Correlation analysis of the biochemical contents in tea germplasm

注：* *表示极显著相关。

Note：* *refers to significant correlation.

3 小结与讨论

3.1茶树种质资源的表型变异

115份茶树资源的植物学性状在各级均有分布，且分布呈现一定的集中性，说明了茶树资源种类丰富及具有明显的地域性。植物学性状相比于其他经济性状或农艺性状，变异系数较小，因为植物学性状往往不是人为定向选择的目标，随着资源评价工作的深入，植物学性状将逐步趋向农艺性状[10]。

茶树资源的4种内含物含量差异显著，其中水浸出物含量是成茶品质的物质基础，决定了茶汤滋味的醇厚度。茶多酚、氨基酸、咖啡碱既是成茶品质的关键影响因子，又是茶叶保健功效的理化成分。

水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱的含量平均值分别为为43.17%、18.47%、3.01%、2.88%，变异系数分别为10.47、17.96、29.78、28.57。鄢东海等[11]研究了贵州茶树的生化多样性，水浸出物等的含量平均值分别为为45%、32.6%、3.3%、2.8%。王新超等[12]对广西98份茶树资源进行分析，水浸出物等4种成分的含量平均值分别为41.9%、28.7%、2.9%、3.6%，变异系数为7.9、16.8、25.6、15.3。季鹏章等[13]分析了云南104份茶树资源，水浸出物等4种成分的含量平均值分别为46.41%、32.8%、3.06%、4.7%，变异系数分别为6.14、10.58、32.43、11.72。本研究与之比较发现，水浸出物含量的平均值相差不大，而茶多酚含量的平均值相差较大，含量高低为云南>广西>贵州>豫南，氨基酸为云南>贵州>豫南>广西；咖啡碱为云南>广西>豫南>贵州。云南、广西属于华南茶区，为最适宜区，气候土壤等生态环境都是茶树生长的最适条件，云南又是茶树的原产地，所以云南各个指标均高于其他地区，而其他样品则基本符合随着纬度的降低，茶多酚含量增加，而含氮化合物相对较低的规律[7]。贵州属于西南茶区，茶树生长的适宜区，而豫南地区属于次适宜区，茶多酚含量相对低，氨基酸含量高，适合发展绿茶[3]。从变异系数来看，说明了豫南茶区茶树资源的多样性。

虞富莲等[14]研究指出，制茶品质的优劣主要取决于水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱4种成分的合理比例及均衡程度。王小平等[15]根据这4种成分进行了优异资源的筛选。本研究的115份资源中，有33份都至少有1种成分表现较优异，可作为育种的优异材料。其中有16份资源的4种成分均高于平均值，另外17份茶树资源的某些成分则低于其平均值，可作为遗传材料的参考。如其中有一份茶多酚和咖啡碱含量均较高，但氨基酸含量较低，可作为制作红茶的材料[16]。33份资源中酚氨比小于8的茶树，适合制绿茶[17]。

3.2茶树种质资源多样性的分布

聚类分析表明茶树的分组按内含物含量差异来分类，这也很好的说明了茶树资源生化成分的多样性及变异幅度的广泛性，前人关于聚类多是以地区为分组，而本研究则按照生化成分含量的差异进行了分类，王新超等[12]根据酚氨比不同即茶叶的适制性对广西茶树资源进行了分类。聚类没有按地区来分，这与姚明哲等[18]的研究结果相一致，江北茶区的茶树资源在居群间遗传分化小，而在居群内经过异交，人工选择等导致遗传差异逐步增大。

3.3茶树表型性状的相关性分析

茶树资源的多样性为优异品种的筛选提供了丰富的材料。对内含物含量的相关性分析，可用于辅助优异材料的选择，更加具有针对性。4种生化成分间的聚类分析进一步证明了相关性分析中氨基酸与咖啡碱的极显著正相关性，说明他们之间可能存在性状连锁，也可能与某些氨基酸是咖啡碱的前体物质有关。这种显著正相关性与它们含量的季节性变化的同一分布性相一致。4种成分间的相关性为以后分子标记的关联分析提供了一定的参考依据，与分子标记技术相结合，可以为分子育种提供可靠的物质基础和技术手段。

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(责任编辑：李 莹)

DiversityanalysisofteagermplasminSouthernHenan

SU Hui1，LIU Jianjun1，2，HE Wei1，LI Meifeng1，WEN Beibei1， FENG Jiancan1

(1.College of Horticulture，Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China; 2.Hunan Agricultural University， National Research Center of Engineering Technology for Utilization of Botanical Functional Ingredients， Changsha 410128， China)

115 tea plant accessions of southern Henan were studied based on 16 characteristics. The results showed that there were significant differences and great diversity among them. The variation of contents of water extract, polyphenols, total free amino acid and caffeine was 10.47%, 17.96%, 29.78%, and 28.57% respectively. Cluster analysis showed that 115 accessions could be divided into three groups. The contents of total free amino group are higher than the other two groups, and then the second higher the third one. Correlation analysis there was significant correlation between the contents of total free amino acid and caffeine. We also found some well-performed germplasm resources. Those could be basis for genetic improvement and variety breeding of tea plants.

tea plant; germplasm resources; diversity

2015-11-20

河南省高校科创新团队支持计划(14IRTSTHNO11)

苏 会(1990-)，女，河南安阳人，硕士研究生，主要从事茶树遗传育种研究。

冯建灿(1963-)，男，河南新密人，教授，博士研究生导师。

1000-2340(2016)04-0479-07

S 682-31

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