115份贵州茶树资源氨基酸和茶氨酸分析与特异资源筛选

杨 春，乔大河，郭 燕，梁思慧，林开勤，陈正武

(贵州省农业科学院 茶叶研究所，贵州 贵阳 550006)

氨基酸是茶叶中重要的呈味物质，是绿茶鲜味、甜味的主要贡献物质，其含量与茶叶品质密切相关。茶氨酸是一种非蛋白氨基酸，是茶叶中含量较丰富的氨基酸组分，不仅直接决定茶叶的鲜爽风味，还是茶叶中重要的功能性成分，具备防治神经损伤，抑制癌细胞侵袭、迁移，抗抑郁等多种生理功能，在食品和医药领域应用广泛。选育、利用高氨基酸和高茶氨酸的功能性茶树品种，是提高茶叶产品附加值的关键，也是茶树品种选育的重要导向。

行业标准NY/T 2031—2011《农作物优异种质资源评价规范 茶树》规定，茶树春季头轮一芽二叶新梢中氨基酸总量在5.0%以上的为特异高氨基酸资源，茶氨酸含量在3.0%以上的为特异高茶氨酸资源。高氨基酸和高茶氨酸品种的选育是茶树品种选育工作的关键，然而，自然界中高氨基酸和高茶氨酸茶树资源稀少，茶氨酸含量大于3.0%的特异高茶氨酸资源尤为稀缺。研究人员在湖南选育出特早生高氨基酸茶树品种保靖黄金茶1号，并从75份黄金茶群体资源中筛选出36份高氨基酸资源、1份高茶氨酸资源；在湖北选出2个高氨基酸优良品系E1和20-2-1；在浙江选育出中白1号、中黄1号和景白1号等白化类高氨基酸茶树新品种；在四川选育出川茶2号，其连续3年的春季新梢氨基酸总量在5.0%以上。此外，方开星等从218份茶树资源中筛选出高氨基酸材料55份、高茶氨酸材料13份。

贵州省现有茶园面积近50万hm，品种主要为福鼎大白茶、龙井43等，存在栽培品种较单一、茶叶品质同质化等问题。同时，贵州拥有丰富的野生茶组植物资源和地方群体品种，其中可能蕴含着大量生化成分含量特异的资源。依托贵州丰富多样的茶树资源，选育和利用好贵州特色高氨基酸和高茶氨酸茶树品种，对于打造贵州绿茶特色产品、提高市场竞争力来说意义重大。为此，本研究对从资源圃收集保存和原地采集的115份贵州地方茶树资源的氨基酸总量和茶氨酸含量进行测定，分析其特征，并从中筛选出特异高氨基酸和特异高茶氨酸资源，以期为贵州优质高氨基酸、高茶氨酸茶树品种的选育打下种质资源基础。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent 1260 Infinity II分析型液相色谱纯化系统、G1314F紫外检测器，美国安捷伦公司；TU-1800紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司。

茶氨酸标准品购自合肥博美生物科技有限责任公司。乙腈购自美国天地(TEDIA)有限公司，磷酸购自广东翁江化学试剂有限公司，均为色谱纯级。十二烷基磺酸钠(SDS)，分析纯，购自美国Sigma公司。

1.2 材料

115份材料均取自贵州省，其中，45份材料保存于贵州省农业科学院茶叶研究所湄潭种质资源圃，34份采集自地方群体品种，36份为野生茶树资源。将这115份茶树资源的基本信息整理于表1。

表1 115份茶树资源的基本信息

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

于2020年3—5月，按1芽2叶标准采摘鲜叶原料，采用微波杀青法制备干茶茶样。

1.3.2 检测方法

参照国家标准GB/T 23193—2017《茶叶中茶氨酸的测定 高效液相色谱法》，采用沸水浸提法制备茶汤，用于后续检测。

氨基酸总量检测，参照国家标准GB/T 8314—2013《茶 游离氨基酸总量的测定》，采用分光光度法进行。

茶氨酸检测，参考岳婕等，采用高效液相色谱法进行。色谱条件如下：色谱柱为依利特Hypersil ODS2(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相A相为SDS-磷酸溶液(2.1 g SDS、0.71 mL磷酸，超纯水定容至500 mL)，B相为100%乙腈，A、B相的体积比为68∶32。检测条件：柱温40 ℃，运行时间15 min，进样量10 μL，检测波长203 nm。

样品检测时均重复测定3次，取平均值。

1.4 数据处理

用茶氨酸含量与氨基酸总量的百分比表征茶氨酸占比。

采用香农-维纳指数(′)评价遗传多样性。

使用Excel 2010软件整理数据。利用SPSS 17.0软件对试验数据进行统计分析：采用Spearman相关系数进行关联分析；对有显著(<0.05)差异的，采用Duncan’s新复极差法进行多重比较。利用TBtools软件，基于欧氏距离(Euclidean)，采用全连接法(complete-linkage)进行聚类分析，并绘制热图。

2 结果与分析

2.1 115份茶树资源的氨基酸总量和茶氨酸含量分析

全部115份茶树资源的氨基酸总量在0.95%(SD-19)～7.96%(石苔14号)(表2)，平均值为3.40%(表3)，变异系数为41.61%，香农-维纳指数为1.998；茶氨酸含量不超过3.80%，以WM18的最高，平均值为1.58%，变异系数为61.47%，香农-维纳指数为1.957，来自三都的16份资源(编号GT80～GT95)均未检测到茶氨酸；茶氨酸占比不超过67.66%，以LP050最高，平均值为40.32%，变异系数为48.41%，香农-维纳指数为1.344。总的来看，这115份茶树资源中，氨基酸总量的变异系数最小、遗传多样性最大，说明贵州地方茶树种质资源中氨基酸总量类型较为丰富。

表2 115份茶树资源的氨基酸总量、茶氨酸含量和茶氨酸占比

表3 115份茶树资源氨基酸总量、茶氨酸含量和茶氨酸占比的统计分析

对这115份茶树资源氨基酸总量的分布特征进行研究(图1)，可以看出，分布在3.0%～<4.0%的种质材料数量最多，有32份。氨基酸总量在5.0%以上的有11份材料，分别是石苔14号(7.96%)、WM18(5.79%)、铜沿668(5.74%)、石苔2号(5.65%)、鸟王种1号(5.47%)、LP055(5.46%)、本庄3号(5.34%)、本庄2号(5.23%)、贵定鸟王种(5.20%)、铜沿00993(5.17%)和LP051(5.06%)，可以将其认定为特异高氨基酸资源。

图1 115份茶树资源的氨基酸总量分布

对这115份茶树资源的茶氨酸含量分布特征进行研究(图2)，可以看出，分布在1.0%～<2.0%和2.0%～<3.0%的数量最多，分别有41份和40份。茶氨酸含量在1.0%以下的有31份，其中，采集自三都的SD系列的16份茶树资源均未检出茶氨酸。茶氨酸含量在3.0%以上的有3份，分别是WM18(3.80%)、石苔14号(3.59%)和LP050(3.36%)，可以将其认定为特异高氨基酸资源。

图2 115份茶树资源的茶氨酸含量分布

对这115份茶树资源的茶氨酸占比分布特征进行研究(图3)，可以看出，分布较多的为40.0%～<50.0%和50.0%～<60.0%，分别有36份和41份。有19份资源的茶氨酸占比不足10.0%。

图3 115份茶树资源的茶氨酸占比分布

2.2 不同地区茶树资源氨基酸总量和茶氨酸含量的对比分析

根据115份茶树资源的来源地(湄潭、贵定、石阡、沿河、黎平、望谟、三都和普安)，将样品分成8组，对各组茶树资源的氨基酸总量和茶氨酸含量进行统计分析(表4)，可以看出，来自贵定、石阡和黎平的茶树资源，氨基酸总量和茶氨酸含量较为丰富，其氨基酸总量和茶氨酸含量均显著(<0.05)高于普安、湄潭、三都、望谟的茶树资源。三都和普安的茶树资源，氨基酸总量和茶氨酸含量较低，均显著(<0.05)低于其他6个来源地。

表4 不同地区茶树资源的氨基酸总量和茶氨酸含量特征

2.3 115份茶树资源氨基酸总量与茶氨酸含量的聚类分析

依据氨基酸总量和茶氨酸含量，对115份茶树资源进行聚类分析，共将其分为5个类群(图4)。类群Ⅰ包含33份资源，氨基酸总量和茶氨酸含量分别为4.26%～5.79%和1.75%～3.80%(表5)，主要特点为氨基酸总量和茶氨酸含量较高，显著(<0.05)高于类群Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，主要来自黎平(13份)、石阡(9份)和望谟(6份)，贵定的3份资源全部聚在类群Ⅰ。石苔14号以远高于其他资源的氨基酸总量和较高的茶氨酸含量单独构成一类(类群Ⅱ)，其氨基酸总量和茶氨酸含量分别为7.96%和3.59%。类群Ⅲ包含37份资源，主要来自湄潭(13份)、石阡(9份)和望谟(7份)，其氨基酸总量和茶氨酸含量适中，含量分别为3.07%～4.22%和1.22%～2.29%。类群Ⅳ包含资源18份，主要来自普安(9份)和望谟(5份)，特点为氨基酸总量和茶氨酸含量相对较低，含量分别为2.24%～2.95%和0.52%～1.52%。类群Ⅴ包含26份资源，氨基酸总量和茶氨酸含量分别为0.95%～1.92%和0～0.79%，显著(<0.05)低于其他类群，主要来自三都(16份)和普安(8份)。

表5 不同类群茶树的氨基酸总量和茶氨酸含量比较

图4 115份茶树资源氨基酸总量和茶氨酸含量的聚类热图

此外，从聚类分析结果还可以看出各来源地茶树资源在氨基酸总量和茶氨酸含量方面的一些特性，除LP059外的13份黎平资源均分布在第Ⅰ类，说明黎平的茶树资源整体具有较高的氨基酸总量；望谟的茶树资源分布于除类群Ⅱ外的其余4个类群中，是8个来源地中分布最广的，说明望谟的茶树资源氨基酸总量和茶氨酸含量变异较大，资源类型丰富；三都的16份资源全部聚在类群Ⅴ，推测三都的茶树资源氨基酸总量整体偏低。

3 讨论

氨基酸和茶氨酸对绿茶、红茶、乌龙茶等茶叶产品的品质具有积极的作用，含有较高含量氨基酸和茶氨酸的茶树品种，所制产品鲜爽甘醇，广受市场欢迎。为选育适合贵州乃至西南茶区种植的高氨基酸、高茶氨酸茶树品种，本研究对收集的115份贵州当地茶树资源的氨基酸总量和茶氨酸含量进行检测，共获得特异高氨基酸(≥5.0%)茶树资源11份、特异高茶氨酸(≥3.0%)资源3份。

茶氨酸是茶树体内最重要的一种氨基酸，约占游离氨基酸总量的30%～60%。方开星等分析了218份资源，发现其茶氨酸占比在0～78%，主要分布在20.0%～50.0%，少数在60.0%以上。本研究的115份茶树资源中，有77份的茶氨酸占比在40.0%～60.0%，有6份的茶氨酸占比在60.0%以上。一般来说，茶叶中的茶氨酸含量在1.0%～2.0%，大于3.0%的为特异高茶氨酸茶树资源。赵洋等从75份黄金茶资源中筛选出1份高茶氨酸资源HJ-hT(茶氨酸含量3.1%)；方开星等从218份茶树资源中筛选出13份高茶氨酸茶树资源；杨春等从22份黎平地方茶树资源中筛选出2份高茶氨酸茶树资源，其中LP-12于2019年取样检测茶氨酸含量为3.32%。本研究测定LP-12的茶氨酸含量为2.68%，仍表现出一定的高茶氨酸特性。今后，可将其作为高茶氨酸茶树资源加以关注。

贵州茶树栽培利用历史悠久，地方茶树资源丰富多样。不同地方茶树资源的氨基酸总量和茶氨酸含量差异明显，其中，贵定、黎平、石阡资源中存在多个特异高氨基酸和特异高茶氨酸资源，后续可考虑在这些地区扩大茶树资源收集鉴选力度，从中挖掘高氨基酸和高茶氨酸茶树种质。

茶树中的氨基酸和茶氨酸含量易受施肥、修剪等栽培管理措施的影响。在本研究收集的115份资源中，除三都和普安的为野生茶组植物外，其余均为茶()，来自湄潭、贵定、石阡和沿河的地方茶树资源保存于资源圃内，处于正常水平的施肥、修剪管理模式下，黎平、望谟为原地采集的地方群体品种资源，生长过程中除春季采摘鲜叶外，施肥、修剪等人工干预较少。本研究显示，资源圃保存资源与原地采集资源在氨基酸和茶氨酸含量上并无显著差异，说明其含量更多地受遗传特性的影响。后续，可采用春季取生化样、秋季取扦插穗条的方式，加快对地方群体品种资源的精准收集与异地保护。

本研究中，三都和普安的资源均为野生茶组植物，三都为突肋茶()，普安为大厂茶()。报道显示，这2类野生茶组植物的氨基酸总量与茶氨酸含量明显低于茶，本研究进一步证实了这一结论。其中，来自三都的突肋茶资源在茶氨酸方面表现独特，16份资源均未检测到茶氨酸，表现出更原始的生化性状。这可能是因为，与来自普安的大厂茶相比，突肋茶与茶种的遗传距离更远，因而保留了更多的祖先茶组植物性状。