江西茶树种质资源芽叶表型多样性分析

王治会， 彭 华， 江新凤， 杨普香

(江西省蚕桑茶叶研究所/江西省茶叶质量与安全控制重点实验室，江西南昌 330202)

形态学方法是植物遗传多样性研究最直观、最基础的方法，通过形态学性状遗传多样性研究，能从整体了解资源的丰富度，为研究者提供重要信息[1-3]。形态性状能较真实地表现物种的综合性状，为研究物种进化和选择育种材料提供客观依据，现已广泛应用于包括茶树在内的多种生物种质资源的分类研究[4-5]。对茶树芽叶形态性状的鉴定和描述是开展茶树种质资源调查、分类研究的基本方法，也是优良品种选育的最初途径[6]。在江西境内，茶树经过长期的自然演化、人工栽培与引种驯化等因素的影响，形成了丰富的茶树资源，这为茶树良种选育提供了物质基础[7]。因此，系统评价江西区域内茶树资源，对提高当地优异茶树资源的利用率具有重要意义。本研究以保存在江西省蚕桑茶叶研究所茶树种质资源圃的35份茶树资源为对象，调查分析其成熟叶片、新梢芽叶的21个表型性状，探讨保存茶树种质资源的芽叶表型性状遗传多样性，为深入研究和利用江西区域内茶树种质资源提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以江西省蚕桑茶叶研究所茶树种质资源圃保存的35份茶树资源为供试材料，其中江西省内种质资源18份，其中 N-1～N-13为新资源，从省外引进的茶树种质资源17份，资源名目见表1。

1.2 试验方法

选取21个芽叶表型性状进行调查统计，包含8个数量型性状和13个描述型性状。2018年3—5月调查各份资源的芽叶性状，2018年6—8月调查各份资源的叶片性状，所有描述型性状和数量型性状均按照陈亮等编著的《茶树种质资源描述规范和数据标准》[8]观测和测定。对每份材料的描述型性状(叶形、叶色、叶基、叶身、叶尖、叶面隆起、叶缘、叶背茸毛、叶质、叶齿形态、叶片大小、芽叶颜色、芽叶茸毛)重复观测10次，对数量型性状(叶长、叶宽、叶面积、叶厚、叶脉对数、发芽密度、一芽二叶长、一芽二叶百芽质量)重复测量3次，取平均值。

1.3 数据统计分析

表1 试验材料及来源

2 结果与分析

2.1 描述型性状的变异及多样性

对35份茶树资源的13个描述型性状统计分析的结果见表2。从表2中可以看出，供试材料的描述型性状在其描述级别上都有不同程度的呈现，其中叶形有3种，椭圆占比最高，为 68.57%，说明样本的叶形以椭圆为主；叶色有4种，深绿占比最高，为48.57%，黄绿最低，为2.86%；叶基有2种，楔形占比为71.43%；叶身有3种，内折占比最高，为82.86%；叶尖有4种，渐尖占比最高，为60.00%；叶面隆起有3种类型，平和微隆起占比较大；叶背茸毛有2种类型，两者相差不大；叶质有3种类型，三者相差不大；芽叶茸毛有3种类型，少和中占比较大；叶缘有3种，以微波、平为主；叶齿形态以少齿形为主；叶片大小以中小叶为主；芽叶颜色以黄绿为主，浅绿、绿、紫绿占比相近。可见茶树资源的13个描述型性状存在一定的集中性，不同性状的遗传多样性水平不同。描述型性状变异系数的变化范围为 24.14%～51.71%，均值为35.32%，整体变异系数大于20%，其中叶身、叶齿形态、叶面隆起、叶缘、叶质等5个性状的变异系数明显高于平均值，说明这5个描述型性状在各个样本之间的变异较大。多样性指数的范围为0.51～1.28，均值为0.90，其中芽叶颜色、叶色、芽叶茸毛、叶质、叶齿形态、叶面隆起等6个性状的多样性指数明显高于平均值，说明这6个性状在样本中的多样性较丰富，其多样性程度依次为芽叶颜 色> 叶色>叶质>叶面隆起>叶齿形态>芽叶茸毛。从供试材料的变异系数与多样性指数可以看出35份茶树资源的描述型性状遗传多样性丰富、筛选出优异资源的潜力较大。

2.2 数量型性状的变异及多样性

对35份茶树资源的8个数量型性状统计分析结果见表3，从数量型性状的极大值和极小值之间的范围可以看出，数量性状之间的跨度较大。变异系数范围为12.78%～39.06%，均值为23.57%，其中叶面积变异系数最大，为 39.06%，变异系数超过平均值的有叶面积、一芽二叶百芽质量、发芽密度等3个性状，说明这些性状的遗传变异较大。多样性指数变化范围为1.87～2.05，均值为1.95。样本整体的多样性指数较大，说明供试样本在数量型性状上的遗传多样性丰富。多样性程度依次为叶长>叶宽=叶面积>一芽二叶百芽质量>一芽二叶长=叶脉对数>叶厚>发芽密度。

2.3 茶树资源芽叶表型性状的主成分分析

主成分分析是将多个指标简化为少量的综合指标的一种统计分析方法，用少数变量尽可能多地反映原来变量的信息[9]。为了能够更充分地反应各因素中起主导作用的性状指标，对21个芽叶表型性状进行主成分分析，结果见表4，根据初始特征值≥1，累计方差贡献率表≥75%的标准[10]，有7个主成分能够概括茶树资源的叶片表型性状的绝大部分信息，其累计方差贡献率为76.785%。

从表4中可知，PC1中叶长、叶宽、叶面积、叶脉对数、叶片大小的载荷量较大，为主要贡献指标；PC2中叶基、叶形、叶质为主要指标；PC3中一芽二叶百芽质量、芽叶颜色为主要指标；PC4中叶尖、叶身为主要指标；PC5中发芽密度为主要指标；PC6中叶背茸毛为主要指标；PC7中一芽二叶长为主要指标。综上可知，PC1主要与叶面积指标高度相关，PC2、PC4、PC6主要与叶片状态指标高度相关，PC3、PC5、PC7主要与产量潜力和芽叶状态指标高度相关，在利用这些资源选育品系时，可依据各个性状在主成分中的贡献来构建评价体系，达到定向育种的目标和需求。

表2 茶树资源描述性状分析

2.4 茶树资源芽叶表型性状的聚类分析

依据组间联接法计算茶树资源间的欧式距离，聚类分析结果见图1，从图1中可以看出，将35份茶树资源分为6类，第1类共5份资源，分别为编号12、27、31、8、16，主要表现为叶宽、叶面积、叶厚、叶脉对数、一芽二叶长、一芽二叶百芽质量均为6类里面最小的，发芽密度中等，叶身均为内折， 叶片大小均为小叶。第2类共9份资源，分别为编号2、17、18、20、22、21、29、32、1，主要表现为叶长、叶宽、叶面积、叶厚都是6类中最大的，发芽密度中等，一芽二叶长较长、一芽二叶百芽质量较大，叶基以楔形为主，叶背茸毛以少为主，叶片以中叶为主。第3类共5份资源，分别为编号19、24、30、34、4，主要表现为叶宽、叶脉对数为6类中最大的，叶厚为6类中最小的，叶长、叶面积、一芽二叶长较大、发芽密度较低，叶背茸毛均为无，叶质以柔软为主，叶片大小均为中叶，芽叶茸毛为中、多，叶面隆起以微隆起为主。第4类共11份资源，分别为编号3、7、25、28、5、14、6、33、9、11、10，主要表现为叶长为6类中最小的，叶宽、叶面积较小，发芽密度较低，一芽二叶长为6类中最长的，叶形以椭圆为主，叶色以绿色为主，叶齿形态以少齿为主，叶片大小以小叶为主，芽叶茸毛以少为主。第5类共2份资源，分别为编号13、26，发芽密度为6类中最大，主要表现为叶形均为椭圆、叶尖均为渐尖、叶质均为中、芽叶茸毛均为中。第6类共3份资源，分别为编号23、35、15，主要表现为叶厚在6类中最大，发芽密度在6类中最低，一芽二叶百芽质量在6类中最大，叶基均为近圆形、叶身均为内折、叶缘均为平。

表3 茶树资源数量型性状分析

表4 主成分分析各主成分载荷矩阵

福鼎大白茶、浙农113、浙农117、玉笋、黄金茶、名山白毫是福建、浙江、湖南等省培育的优良品种，在江西均有较长时间的引种历史，具有适应性强和适制性广的特征。对比35份资源中13份本区域特色资源与引进的省外良种资源聚类分析结果可以看出，N-1、N-2、江茶97号、婺茶7号与福鼎大白茶、玉笋、浙农117等良种聚为一类，N-3、N-7、N-5、N-6、N-9、N-10、N-11与浙农113等良种聚为一类，N-4与名山白毫、黄金茶等良种聚为一类，这10份资源分别与引进省外良种的芽叶表型性状相似，说明这些资源具备培育优良品种的潜力。而N-12、N-8、N-13与引进省外良种的遗传距离较远，但叶的表型性状特异，有望培育出特异性茶树资源。

3 结论与讨论

表型多样性是遗传多样性重要组成部分，是遗传多样性与环境多样性的综合体现[11-13]。芽叶是茶树的主要利用对象，也是光合器官，为茶树生长发育储备能量，直接与外界环境接触，容易受环境的影响而发生各种变异，因此芽叶性状是评价茶树遗传多样性最为直观和简单易行的指标之一[14]。本研究对35份茶树资源的21个芽叶表型性状遗传多样性进行分析，结果表明，描述型性状变异系数均值为 35.32%，多样性指数均值为0.90；数量型性状变异系数均值为23.57%，多样性指数均值为1.95。这个结果与国内茶树资源遗传多样性指数平均值(0.96)来比较[15]，描述型性状的多样性指数均值相近，数量型性状的多样性指数较高，且变异系数与云南[16]、四川[17]、陕西[18]、广西[19]等地的多样性结果相近，表明供试茶树资源的叶片表型性状多样性丰富。其中芽叶颜色、叶色、叶质、叶面隆起、叶齿形态、芽叶茸毛、叶长、叶宽、叶面积、一芽二叶百芽质量、一芽二叶长、叶脉对数、叶厚、发芽密度等性状的变异系数与多样性指数较大，说明它们具有较大的改良潜力，这为今后优良品种的选育提供基础。

主成分分析将21个性状简化为7个主成分，累计解释76.785%的变异，其中每个主成分内的贡献指标各不相同，PC1主要与叶面积指标高度相关，PC2、PC4、PC6主要与叶片状态指标高度相关因子，PC3、PC5、PC7主要与产量潜力和芽叶状态指标高度相关，在利用这些资源选育品系时，可依据各个性状在主成分中的贡献来构建评价体系，达到定向育种的目标和需求。在此基础之上，将35份茶树资源分为6类，性状较为接近的资源聚类在一起，第1类为小叶性、叶面积最小；第2类为中叶性、叶面积最大；第3类叶宽最大；第4类一芽二叶长最长，第5类发芽密度最大；第6类叶厚、一芽二叶百芽质量最大，通过聚类分析明确了种质资源的类型，根据各资源的性状特点，可更好地利用江西茶树种质资源。