福建野生茶树种质资源保护与利用
2017-11-23杨如兴陈芝芝邬龄盛
杨如兴,陈芝芝,张 磊,邬龄盛
(福建省农业科学院茶叶研究所,福建 福安 355015)
福建野生茶树种质资源保护与利用
杨如兴,陈芝芝,张 磊,邬龄盛
(福建省农业科学院茶叶研究所,福建 福安 355015)
为了解福建野生茶树种质资源保护与利用情况,本文从福建野生茶树种质资源的类型与分布、特征特性、叶片解剖学与细胞学特点、茶叶主要生化组分、茶类适制性及品质特征、资源保护利用等方面进行分析总结,初步推断分布在福建茶区的野生茶树多为栽培类型;通过茶叶生化组分测试和感官品质鉴定,从中筛选出具有咖啡碱含量较低或味苦且品质表现优异的野生茶树种质(单株),可为福建提供良好的茶树遗传育种材料。
福建省;茶树;野生茶树;品种资源
茶树起源于中国的西南部。野生型古茶树因仍然保留着完好的茶树基因,被誉为茶树演变的“活化石”,且具有重要的科学、研发、景观、文化和产业提升价值,受世界各国茶叶科技工作者的广泛关注。中国野生茶树通常划分为“野生型、栽培型、过渡类型”[1-2]。我国从20世纪30年代末开始着手野生茶树资源研究,内容涉及野生茶树的资源普查、资源分类、品质化学、资源保护与开发利用等方面[1-5]。当前云南、贵州、广西、四川、福建等地已进行较为系统的野生茶树研究。福建地处东经115°51'~120°43′,北纬23°33′~28°19′之间,属亚热带、南亚热带气候,非常适合茶树生长,茶树品种资源十分丰富,野生茶树分布广泛。早在20世纪50年代中后期,福建就开展茶树资源研究[6-20],是我国较早开展野生茶树资源保护与利用研究的省份之一。
1 福建野生茶树种质资源调查
1.1 福建野生茶树类型
福建野生茶树多生长在人迹少至的荒山野岭之中,树型呈乔木、小乔木或灌木类型,树姿直立或半开张,叶片大或较大、春梢一芽二叶茸毛少或无、叶面微隆、花冠中等大小、柱状3~4裂、果少。根据茶树的形态特征、生物学特性和茶组植物系统分类学研究[2],可初步推断目前在蕉城区、柘荣县、安溪县等地发现的福建野生茶多为栽培类型,野生类型不多,各地野生茶的具体分类还有待于今后进一步系统研究确定。
1.2 福建野生茶树种质资源分布
福建野生茶树在福建八闽大地均有分布。多年的调查结果可知,福建野生茶树多生长在海拔500 m以上的温湿森林中,其伴生环境为常绿阔叶林、阔针混交叶林或次生林,多以单株、小群落的形态存在,树高高者达10 m以上,绝大部分已进行编号保护,主要分布在宁德市蕉城区和柘荣县及屏南县等地、三明市的梅列区和尤溪县等地、福州市的永泰县、龙岩市的武平县、连城县和漳平市等地、漳州市的平和县和诏安县等地、泉州市的安溪县等地、南平市的建阳市和武夷山市等地(见表1),其中柘荣县乍洋乡、屏南县黛溪镇和诏安县秀篆镇等地的野生茶树资源为近期发现,其植株均为较高大的乔木或小乔木。
表1 福建野生茶树种质资源分布情况
1.3 福建野生茶树种质资源特征特性
福建野生茶树种质资源树型呈乔木、小乔木或灌木类型,以小乔木居多,且绝大部分为伐后重长,最高树高达10.0 m;叶片大或较大,最大叶长宽19.5 cm×8.5 cm,属中大叶类型,叶渐尖或锐尖,叶基契形居多,叶面隆起、微隆或光滑、叶身平展,呈长椭圆形,个别呈竹叶形(如鸡髻山玉竹茶);芽叶茸毛少(无),叶色绿;花冠中等,直径大者达3.5 cm,花瓣6~10瓣,柱状3~4裂;果少[6-11]。从野生茶树种质资源形态特征和生物学特性分析,蕉城虎坝、柘荣乍洋、屏南黛溪等闽东野生茶可能更具原始性。
1.4 福建野生茶树种质资源叶片解剖学和细胞学特点
通过蕉城霍童野生茶树叶片解剖结构可知,蕉城霍童野生茶树种质叶片栅栏组织多为单层,排列较为紧密,栅栏组织与海绵组织厚度比约为1∶2.2[6],也说明了福建野生茶树同普通栽培种在形态特征上的区别。以福鼎大白茶为对照,选择具代表性的蕉城、尤溪和安溪野生茶树进行染色体减数分裂行为与核型分析[14]:3个野生茶树与对照种的终变期均出现不正常配对,后期I和后期II出现的落后染色体蕉城、安溪和尤溪野生茶树分别为2~3条、3条和3~4条,均比福鼎大白茶的5~6条少;花粉母细胞中染色体不对称分离比例也以福鼎大白茶最高;4个参试材料的核型均为2n=26m+4sm,但随体位置不一,染色体长度不同,3个野生茶为2A,福鼎大白茶为2B;可见在进化上的原始性由福鼎大白茶、尤溪、安溪、蕉城依次递增。
1.5 福建野生茶树种质资源主要生化组分
福建野生茶水浸出物、咖啡碱、儿茶素和茶多酚显著高于福鼎大白茶,而茶氨酸位于正常值范围[13]。项目组于2017年春对收集保护的JC-1、SC-2、JC-3、SC-3、BY-1等10个茶树单株茶叶试验样品送农业部茶叶质量监督检验测试中心进行生化组分测试,结果见表2,10个单株茶样的羟脯氨酸、α-氨基已二酸、瓜氨酸、β-氨基异丁酸、3-甲基组氨酸、1-甲基组氨酸和肌肽等7种成分均未检出;SC-2种质的儿茶素总量较高,达18.0,SC-2和SC-3两个种质的咖啡碱含量较低,仅为0.10和0.54;福建野生茶树种质中,有一大部分为苦茶类型种质资源,这些苦茶资源试验茶样品中含有茶的特征性成分咖啡碱,也含有茶的第二特征成分——茶氨酸,其中苦味氨基酸[3-4]——缬氨酸、组氨酸、亮氨酸、赖氨酸、酪氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸等检出量较小,但总量处在正常值范围;儿茶素组成以表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)为主,表儿茶素(EC)含量很低。此次虽然未对苦茶的特异成分——丁子香酚甙进行检测,但检出了苦味氨基酸,从而也说明测试的福建野生茶树种质具有苦味物质基础。
表2 JC-1等10个单株春茶生化成分测定结果
(续表2)
检测项目JC-1JC-2JC-3SC-2SC-3SC-3(1)SC-3(11)SC-28JL-1BY-1苏氨酸0.0060.0200.0060.0040.0130.0140.0250.0210.0140.042丝氨酸0.0080.0190.0120.0070.0080.0280.0430.0510.0440.122天冬酰胺0.0040.0330.0050.0060.0260.0200.1250.0540.1350.067谷氨酸0.0850.2010.1000.0970.1350.1380.1590.1280.0640.150茶氨酸0.6380.5591.0840.3910.4900.6000.7120.7220.2211.089α-氨基已二酸//////////脯氨酸/0.012////0.0130.0100.026/甘氨酸///0.0010.002/0.002/0.0020.006丙氨酸0.0050.0140.0050.0180.0300.0270.0350.0270.0370.161瓜氨酸//////////α-氨基丁酸//0.0110.0080.014/////缬氨酸/0.020///0.0160.0300.0240.0240.021胱氨酸///0.006//////蛋氨酸/0.003///0.0020.0020.0030.003/异亮氨酸0.0050.0170.0060.0040.0110.0100.0220.0170.0130.024亮氨酸0.0070.0210.0060.0040.0100.0110.0260.0230.0070.036酪氨酸0.0140.0260.012/0.0070.0350.0470.0970.0400.034苯丙氨酸/0.006/0.0020.0030.0040.0100.0060.0060.008β-丙氨酸0.0030.0100.0030.0010.0040.0030.0080.0050.0220.017β-氨基异丁酸//////////γ-氨基丁酸0.0010.0020.0020.0160.0230.0030.0110.0070.0570.096组氨酸/0.008//0.0040.0050.0110.0070.0040.0183-甲基组氨酸//////////1-甲基组氨酸//////////色氨酸0.0060.0270.0050.0040.0130.0280.0390.0470.0330.043肌肽//////////鸟氨酸/////0.0020.0060.0030.0020.006赖氨酸/0.0140.0020.0020.0100.0140.0280.0200.0140.028精氨酸/0.0060.0020.0040.0180.0040.0180.0070.0060.057
注:“—”表示未检,“/”表示未检出。
1.6 福建野生茶树种质资源茶类适制性与特异性
2017年,项目组按闽南清香乌龙茶工艺共制备春茶试验样10份,经福建省茶叶质量检测中心站等专家密码感官审评,结果从表3可知,滋味苦的茶树种质资源共7份,疑似苦茶类型,其中JC-2、SC-3(11)等单株的茶叶品质表现优异。高酯型儿茶素是适制发酵茶的指标之一[4],从表2中也可看出,供试茶样的酯型儿茶素的含量远高于非酯型儿茶素,表明此类茶树种质资源较适合于加工制成发酵程度较高的半发酵茶(乌龙茶)或发酵茶(红茶)。而连城野生茶春茶一芽二三叶原料制烘青绿茶外形条索紧结,色泽灰绿,香气高而持久,滋味浓厚,收敛性强,汤色黄绿明亮,适制绿茶[11]。由此推测,福建野生茶树种质资源适制茶类较丰富,可根据其生长区域的茶类生产习惯,制作乌龙茶、绿茶和红茶等。
2 福建野生茶树的保护与鉴定利用
2.1 福建野生茶树种质资源的保护
生物多样性保护最终是要保护遗传多样性[21],它是通过迁地和就地2种保护形式进行的。迁地保护通常包括植物园引种收集的栽培园(区)、农作物种质资源库(圃)和野生植物种子库等,广义上也涵盖植物离体组织培养保存库及各类植物DNA库等[22]。就地保护是在原生境中建立自然保护区对濒危动植物实施多样性就地保护,它与迁地保护相辅相成、互为补充。为了进一步保护与利用福建省野生茶树种质资源,在现有资源保护的基础上,通过“福建省茶树优异种质资源保护与利用工程” 和“福建野生茶树品种资源鉴定与利用研究”等项目的开展,进一步推动了福建区域的茶树生物多样性保护,现共迁地和就地保护福建野生茶树种质资源19份(表4),其中三明和宁德迁地和就地保护资源数量较多,约占保护总份数的63%。
表3 福建野生茶树种质资源茶叶品质感官审评鉴定结果
表4 福建野生茶树种质资源迁地和就地保护情况
2.2 福建野生茶树种质资源鉴定利用
虽然福建野生茶树种质资源的调查、收集与保护工作始于20世纪50年代末期,至今已长达60多年,但还处在初期阶段,目前《第三次全国农作物种质资源普查与收集行动》虽已有序开展,但纳入此次普查的农业县(市)较少,收集范围与数量有限,而全面普查、广泛收集、系统鉴定、综合评价等大量的系统性鉴定利用研究工作还有待进一步展开。
野生茶树种质资源遗传多样性丰富,是茶树起源、进化、系统发育、遗传育种等方面的优选材料。抗逆性强、具有特异性状的优异单株可采取传统人工杂交或自然杂交等方式开展茶树育种研究,创制新种质。但多数福建野生茶树种质资源为短柱茶,异花授粉较难,且不结实或少结实,故不宜作为杂交母本利用。
项目组初步筛选鉴定出的SC-2、SC-3等单株咖啡碱含量较低(0.10%和0.54%),JC-2、SC-3(11)、JL-1、BY-1等供试单株的茶叶综合品质表现优异。这些优异(特异)单株,除了作为育种材料外,还可以作为优选的品系直接进入品系比较试验和区域试验;或作为优异单株进行扩繁,直接应用生产;或作为特异种质资源与相关茶叶科研机构及高校共享利用。此外,福建野生茶树种质资源中苦茶类型较多,其主要成分酯型儿茶素含量较高,它的抗氧化能力优于人工合成的BHA(丁基羟基甲苯),明显超过维生素E和维生素C,在清除机体自由基、抗衰老与防突变等方面已倍受关注[5],因此,福建苦茶类野生茶树种质资源的鉴定与开发利用也具有十分广阔的应用前景。
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ConservationandUtilizationofWildTeaGermplasminFujian
YANG Ru-xing, CHEN Zhi-zhi, ZHANG Lei, WU Ling-sheng
(TeaResearchInstitute,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fu’an,Fujian355015,China)
The classifications and distribution, characteristics of buds and leaves, biochemical compositions, anatomic and cytological properties, suitability for and quality of processed tea, as well as conservation and utilization of the wild tea germplasms in the province were analyzed. It was found that most of the wild teas belonged to the cultivation-type. Some individual plants were identified to contain low-caffeine with bitter taste, and the leaves could be processed into tea products of superior quality. The information presented in this paper could be useful in the breeding of new tea varieties.
Fujian Province; tea plant; wild tea; germplasm resources
S571.1
A
2096-0220(2017)03-0096-06
2017-07-11初稿;2017-08-19修改稿
国家农业产业技术体系项目(CARS-23);福建省属公益类科研院所基本科研专项(2014R1012-9、2017R1012-2)。
杨如兴(1970-),男,副研究员,主要从事茶树栽培与品种资源研究。E-mail: ruxing_tea@163.com