云南景洪市普洱古茶树茶叶生化指标分析与特异资源筛选

杨毅坚,尚卫琼,李友勇,杨盛美,杨兴荣,段志芬,罗梓文,孙雪梅,刘本英

(云南省农业科学院茶叶研究所/云南省茶树种质资源创新与配套栽培技术工程研究中心,云南勐海 666201)

云南景洪市普洱古茶树茶叶生化指标分析与特异资源筛选

杨毅坚,尚卫琼,李友勇,杨盛美,杨兴荣,段志芬,罗梓文,孙雪梅,刘本英

(云南省农业科学院茶叶研究所/云南省茶树种质资源创新与配套栽培技术工程研究中心,云南勐海 666201)

为使古茶树优异特异种质资源得到更好的保护和利用,以云南景洪市20个代表茶区的50份古茶树(普洱茶C.sinnensisvar.assamica)为研究材料，取其春梢一芽二叶做蒸青固样,进行生化成分(氨基酸、茶多酚、咖啡碱、水浸出物)质量分数测定。根据4项常规指标分析,对50份资源进行鉴定评价,筛选出优异特异性资源。结果表明,主要生化成分质量分数分别为茶多酚29.02%～44.02%、氨基酸1.95%～5.20%、咖啡碱2.37%～5.17%、水浸出物42.82%～62.85%。变异系数分别为茶多酚10.97、氨基酸21.15、咖啡碱16.49、水浸出物5.60。有25份为优异特异资源,其中11份研究材料的茶多酚质量分数>40%,为高茶多酚资源；14份研究材料的氨基酸质量分数>3.30%,为高氨基酸资源,其中2份研究材料是高茶多酚高氨基酸茶树资源,分别为JH-049和JH-059。通过本研究,可以为古茶树的种质资源保护、创新、品种选育及生产利用提供更多种质资源信息和科学依据。

茶树；种质资源；生化指标

茶树种质资源是茶树育种工作的物质基础,育种成效的大小,很大程度上决定于掌握种质资源数量多少和对其性状表现及遗传规律的研究深度。云南作为茶叶的原产地,茶树种质资源的多样性和特异性为世人瞩目[1],其茶树种质资源共涉及茶组植物35个种、3个变种,其中26个种为云南独有,种类和类型约占世界茶树种类的74.5%,是世界罕见的“茶树种质基因库”。“国家种质勐海大叶茶树种质圃”是重要的茶树种质资源专业保存圃之一,目前,该圃共保存有山茶科山茶属茶组植物28个种3个变种,所保存的茶种占云南茶树种质资源的81.6%。保存的种质资源多以云南特有的大叶茶资源为主,也包括一些中、小叶种资源。茶树资源包括野生资源、地方品种、功能性生化成分品种[低咖啡碱、高咖啡碱、高茶多酚、高花青素、高氨基酸、高没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)等]等各类种质资源。但是随着茶园良种化改造的不断推进,不可避免导致对育成新品种推广的日趋困难,多样性逐步降低[2-3]。因此,对地方品种种质资源的筛选及创新利用成为近年的核心课题。

普洱茶产于云南西双版纳州等地,生长于海拔1 000～2 100 m、坡度≤25°的砖红壤、砖红性红壤、山地红壤和山地黄壤等山地。长期以来,以其历史悠久、品质风格独特、药效显著蜚声中外。普洱茶具有降低血脂、减肥、抑菌助消化、暖胃、生津、止渴等多种功效。云南栽培茶树历史悠久,古茶树群落在40多个县都有分布,古茶树遗传资源丰富,几乎包括原始和进化的各种类型,是进行茶树起源、演化等研究的重要材料,也是今后种质创新的物质基础。景洪市是茶树原产地的中心地带之一,辖区内共有百年以上茶园547.6 hm2,主要分布在基诺乡和勐龙镇,勐旺乡和景讷乡等有零星分布[4]。近年来，科研专家就在地方品种中发现一批特早生、高香、高抗逆性和高茶黄素质量分数的茶树资源,包括文家塘大叶茶(水浸出物53.81%)、公弄茶(茶多酚43.5%)、新平峨毛茶(氨基酸6.3%)、阿伟茶(咖啡碱5.6%)等[5],这为茶树的种质创新提供优异材料。

茶树品种优异特异性在遗传育种中的重要性主要表现在适应性、抗逆性及优质高产等方面；在茶叶产品中主要表现在营养价值方面,如高茶氨酸、高茶多酚、低咖啡碱、低氨酚比等。随着生活水平不断提高和对茶中生化药理功能研究的不断深入,茶树优异特异资源具有广阔的应用前景。茶多酚又称茶鞣或茶单宁,具有抗氧化、清除自由基、抑菌和杀菌等作用,是茶叶中有保健功能的主要成份之一[6-7],也是形成茶叶色香味的主要成份之一。云南大叶茶中的茶多酚质量分数一般在20%～30%[8]，根据之前开展的3次全国性种质资源筛选资料表明：茶多酚质量分数高于34%者,可视为超常规水平的品种或品系[9-10]。茶叶中的氨基酸有26种,其中20种蛋白质氨基酸存在于游离氨基酸中,还有6种非蛋白质氨基酸。茶氨酸是茶树中一种比较特殊的在一般植物中罕见的氨基酸,也是茶叶中主要的游离氨基酸,占整个游离氨基酸的70%，在干茶中占质量的1%～2%。茶多酚、氨基酸等是茶叶保健功能的重要组成部分,高茶多酚、高氨基酸等特异茶树品种的选育是当今茶树种质资源研究及品种选育的主要方向。

1 材料与方法

1.1 材 料

20个代表茶区50份古茶树种质资源材料都来自景洪市古茶区,资源采集信息如下表1所示。

表1 资源材料的编号及来源Table 1 Accessions and sample source

(续表1 Continued table 1)

1.2 方法

根据陈亮等[11]编著的《茶树种质资源描述规范和数据标准》中方法进行采样。采摘春茶一芽二叶鲜叶,经微波100 ℃水蒸气杀青,烘箱80 ℃烘干制成蒸青固样。进行水浸出物(GB/T8305-2002)、咖啡碱(GB/T8312-2002)、游离氨基酸总量(GB/T8314-2002)、茶多酚(GB/T8313-2002)[12]4项常规化学成分测定。由农业部茶叶质量监督检验中心进行测定。

1.3 数据处理

采用SPSS 16.0软件(SPSS Inc,2007)对所测数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同材料水浸出物质量分数

茶叶中水浸出物的多少，反映茶叶中可溶性物质总量的多少,标志着茶汤的厚薄,茶叶品质的高低,与茶叶品质呈正相关[13]。由图1可以看出,除JH-004(62.58%)和JH-054(42.82%)外,其他研究材料的水浸出物大都集中在50.00%～56.00%，大部分研究材料的水浸出物性状差异不明显。

图1 供试材料的水浸出物质量分数比较Fig.1 Comparative analysis in water extracts mass fraction of tested materials

2.2 不同材料茶多酚质量分数

云南茶树品种资源丰富,古茶树内质质量分数较一般茶树普遍略高,因此,本研究以茶叶茶多酚质量分数高于40%者定为高茶多酚资源材料。

由图2可知,茶多酚质量分数<30%的茶树材料有2份,分别为JH-017和JH-60号；50份古茶树材料的茶多酚质量分数普遍集中在30%～40%，茶多酚质量分数>40%的茶树有11份，分别为JH-016(41.01%)、JH-036(44.02%)、JH-039(42.33%)、JH-048(40.20%)、JH-049(40.20%)、JH-050(41.16%)、JH-056(41.78%)、JH-059(40.56%)、JH-063(41.84%)、JH-086(42.22%)、JH-088(42.65%)，在云南大叶种茶叶中都表现为质量分数较高的品种资源。茶多酚质量分数最低的茶树是JH-017号(29.02%)；茶多酚质量分数最高的茶树是JH-036号(44.02%)。

图2 供试材料的茶多酚质量分数比较Fig.2 Comparative analysis in tea polyphenols mass fraction of tested materials

2.3 不同材料氨基酸质量分数

氨基酸是构成茶叶滋味的组成部分,具有甜味和鲜爽味,还能缓解茶的苦涩味,不仅对绿茶良好滋味的形成具有重要意义，也是红茶品质的重要评价因子之一。茶叶中的氨基酸质量分数在1%～5%，常规情况下,把氨基酸质量分数>3.00%的品种称为高氨基酸茶树品种。结合本试验研究结果，古树茶氨基酸普遍偏高,本研究拟以氨基酸质量分数>3.30%的古茶树资源为高氨基酸茶树。

由图3可知,50份研究材料的氨基酸质量分数为1.95%～5.20%，呈现较大变化,氨基酸质量分数>3.30%的材料有14份,分别为JH-003(3.80%)、JH-013(4.04%)、JH-017(3.83%)、JH-035(3.62%)、JH-038(3.48%)、JH-046(4.45%)、JH-047(4.00%)、JH-049(3.40%)、JH-055(3.70%)、JH-059(3.66%)、JH-060(4.48%)、JH-067(5.20%)、JH-078(3.45%)、JH-083(3.64%)。氨基酸质量分数最低的是JH-031(1.95%),也是唯一一个质量分数小于2.00%的茶树品种；氨基酸质量分数最高的是JH-067(5.20%),目前属于云南大叶茶中氨基酸质量分数较高的茶树品种。

图3 供试茶树品种的氨基酸质量分数比较Fig.3 Comparative analysis in amino acids mass fraction of tested materials

2.4 不同材料咖啡碱质量分数

咖啡碱是一种甲基黄嘌呤,是茶叶的主要呈味物质和生理活性成分,在茶叶中的质量分数一般为2%～5%。由图4可知,每份研究材料的咖啡碱质量分数各不相同,50份研究材料的咖啡碱质量分数为2.37%～5.17%，几乎都集中在2.80%～4.60%，咖啡碱质量分数最低的是JH-040(2.37%),咖啡碱质量分数最高的是JH-003(5.17%)。研究结果中没有咖啡碱质量分数小于1%或者咖啡碱质量分数大于5.20%的茶树品种,所以,在本研究中没有超常量咖啡碱材料。

图4 供试茶树品种的咖啡碱质量分数比较Fig.4 Comparative analysis in caffeine mass fraction of tested materials

2.5 茶叶生化指标分析

对50份研究材料的生化指标(水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱)进行统计分析，结果如表2。在50份研究材料中,水浸出物质量分数平均值53.70%,最大值与最小值相差19.76个点,28份材料的水浸出物质量分数大于平均值,22份材料的水浸出物质量分数小于平均值,标准差3.00,变异范围19.76,变异系数5.60；茶多酚的平均质量分数36.46%,最大值与最小值相差15个点,26份材料质量分数大于平均值,24份材料质量分数小于平均值,标准差4.00,变异范围15.00,变异系数10.97；氨基酸质量分数平均值3.11%,最大值与最小值相差3.25个点,24份材料的氨基酸质量分数大于平均值,26份材料氨基酸质量分数小于平均值,标准差0.66,变异范围3.25,变异系数21.15；咖啡碱质量分数平均值3.78%,最大值与最小值相差2.8点,28份材料咖啡碱质量分数大于平均值,22份材料咖啡碱质量分数小于平均值,标准差0.62,变异范围2.80,变异系数16.49。生化指标中变异系数最大的是氨基酸(21.15)，最小的是水浸出物(5.60)。

表2 50份茶树资源生化成分统计分析Table 2 Statistical analysis of biochemical components in 50 tea resources

3 讨 论

云南独特的地理环境孕育了丰富的茶树资源,发现最早、数量最多的古茶树群落就坐落于云南境内。目前,对古茶树资源的考察进度、研究方法和手段没有具体的依据,对古茶树理化性质分析和特异资源筛选更是少见。

茶树特异种质资源是可以用于遗传育种研究、具特异性状的遗传材料,包括抗病虫、抗逆等性状的品种(系)和春茶一芽二叶鲜叶干样茶多酚、氨基酸、咖啡碱、茶黄素超产量的资源,是长期以来在遗传研究中人工创造或自然突变而获得的创新种质。不仅是遗传育种重要的基础材料,也是高附加值产品的重要材料来源[14-15]。对野生茶树和古老的地方品种开展资源鉴定与评价是获得特异种质资源材料的基本途径。

通过分析，50份茶树资源中,茶多酚质量分数均大于30%,在成茶品质上,说明古茶树的滋味及涩味普遍高于现代茶园茶。咖啡碱质量分数主要集中在2%～5%，说明古茶树所制茶叶无明显苦味,滋味回甘。水浸出物质量分数都远高于国家标准,这与孟爱丽等[16]的研究结果一致,说明古茶树的茶叶冲泡时茶汤的内含成分较丰富,滋味浓厚。对50份茶树种质资源的主要生化性状进行统计分析可知，4个生化成分的变异系数为氨基酸(21.15)>咖啡碱(16.49)>茶多酚(10.97)>水浸出物(5.60)。氨基酸、咖啡碱和茶多酚的变异系数都大于10,表现出显著的生化多样性,多样性水平较高,是遗传创新的优异材料。在50份资源材料中,有25份为优异特异资源,其中有11份研究材料的茶多酚质量分数>40%,为高茶多酚资源；14份研究材料的氨基酸质量分数>3.30%,为高氨基酸资源,其中2份研究材料是高茶多酚高氨基酸茶树资源,分别为JH-049和JH-059。

古茶树不仅具有生态价值,还具有继承茶叶起源与茶文化发展的文化价值[17]。近年来,已经开展古茶树地理分布、生态系统和种质资源等方面的研究,提高对古茶树资源重要性的认识[18]。但是,古茶树的保护与利用是一项社会性很强的工作,只有多方宣传，发动社会群众积极参与,才能使古茶树的资源得到更好的利用和保护。

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(责任编辑：史亚歌 Responsible editor:SHI Yage)

Biochemical Index Analysis and Screening of Special Tea Plant Germplasms from Ancient Puer Tea Plant in Jinghong of Yunnan

YANG Yijian,SHANG Weiqiong,LI Youyong,YANG Shengmei,YANG Xingrong,DUAN Zhifen,LUO Ziwen,SUN Xuemei and LIU Benying

(Tea Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences/ Yunnan Tea Germplasm Resource Innovation and Cultivation Technology Engineering Research Center,Menghai Yunnan 666201,China)

For well protecting and utilizing good and special germplasms of old tea trees,50 new tea resources from 20 typical tea regions in Jinghong as materials.We took one buds and two leaves to de-enzyme and make it solid,and then measured its mass fraction of biochemical components(amino acid,tea polyphend,caffeine,water extract).Based on analysis of 4 conventional indexes,50 new resources were identified and evaluated,and well-performed accessions tea germplasms were screened out.The result showed that tea polyphend mass fraction,amino acid mass fraction,caffeine mass fraction and water extract mass fraction ranged from 29.02% to 44.02%,1.95% to 5.20%,2.37% to 5.17%,42.82% to 62.58% respectively .The coefficient of variation were 10.97,21.15,16.49 and 5.60 respectively.There were 25 well-performed resources were screened out,11 new tea materials had the character of high mass fraction of tea polyphend(>40%),and 14 new tea materials had high mass fraction of amino acid(>3.30%).2 new tea materials of these had high mass fractions of tea polyphend and high amino acid,and it reached to JH-049 and JH-059.The study will provide more genetic resources and scientific basis for germplasm resource protection,varieties and production of tea tree.

Tea tree;Germplasm ; Biochemical index

YANG Yijian,male,assistant research.Research area:tea tree resources,variety breeding and comprehensive utilization.E-mail:ynyyj@163.com

LI Youyong,male,master,associate researcher.Research area:tea germplasm resources and varietal improvement.E-mail:liyouyong_ytea@126.com

日期：2017-03-03

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170303.0833.054.html

2015-12-05

2016-03-01

国家自然科学基金(31160175,31440034)；农业部农作物种质资源保护与利用(2015NWB028)；云南省科技创新人才计划(2011CI068)；农业部“948”项目(2014-Z56)；云南省农业科学院院专项(2014CZZY003)。

杨毅坚,男,助理研究员,从事茶树资源、品种选育和茶叶综合利用研究。E-mail:ynyyj@163.com

李友勇,男,硕士,副研究员,主要从事茶树种质资源和品种改良研究。E-mail:liyouyong_ytea@126.com 刘本英,男,博士,研究员,主要从事茶树种质资源、品种改良及茶叶综合利用等领域研究。E-mail:liusuntao@126.com

S571.1

A

1004-1389(2017)03-0448-07

Received 2015-12-05 Returned 2016-03-01

Foundation item National Natural Science Foundation of China(No.31160175,No.31440034)；Crop Germplasm Resources Protection and Utilization of Chinese Ministry of Agriculture(No.2015NWB028)；Innovative Talents of Science and Technology Project in Yunnan Province(No.2011CI068)；“948”Project of Chinese Ministry of Agriculture(No.2014-Z56);Special Program of Yunnan Provincial Academy of Agricultural Sciences (No.2014CZZY003).

LIU Benying,male,Ph.D,research fellow.Research area:tea tree resources,variety breeding and comprehensive utilization.E-mail:liusuntao@126.com