26份武夷名叢茶樹種質資源秋茶生化成分多樣性分析

張見明

（武夷學院國際茶學研究中心，中國烏龍茶產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，福建省高校茶葉工程研究中心，福建武夷山354300）

26份武夷名叢茶樹種質資源秋茶生化成分多樣性分析

張見明

（武夷學院國際茶學研究中心，中國烏龍茶產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，福建省高校茶葉工程研究中心，福建武夷山354300）

為深入研究武夷山茶樹種質資源，對26份武夷名叢的秋茶生化成分進行了評價鑒定和遺傳多樣性分析。結果表明，26份武夷名叢的生化成分具有豐富的遺傳多樣性和變異性，平均遺傳多樣性指數(shù)為1.87，平均變異系數(shù)為19.35%。通過多變量的主成分分析，前4個主成分代表了26份資源生化成分多樣性91.81%的信息。基于生化成分，把26份資源聚類劃分為3個類群，3個類群除了咖啡堿和水浸出物含量差異不顯著外，其他生化成分間均存在顯著差異。第Ⅰ、Ⅲ類群大部分為適制烏龍茶的資源，第Ⅱ類群為適制紅茶的資源。初步篩選出茶多酚含量特異的種質2份（JM003和JM008）、水浸出物含量特異的種質2份（JM022和JM015）。

武夷名叢；茶樹種質資源；生化成分；遺傳多樣性；聚類分析

茶樹種質資源是生產上直接利用、品種創(chuàng)新和生物技術研究的物質基礎，具有十分重要的價值和意義[1]。武夷山是世界自然與文化遺產地，也是紅茶與烏龍茶的發(fā)源地，自然條件優(yōu)越，為茶樹的生長和繁育提供了良好的自然條件[2]。武夷山產茶歷史悠久，素有“茶樹品種王國”之稱，茶樹種質資源十分豐富，據(jù)歷史記載其種類多達1187種，為優(yōu)異茶樹新品種的選育提供了豐富的基因庫，如歷史上著名的武夷山四大名叢和省級良種肉桂均來自武夷名叢[3-4]。因此，收集、保存、鑒定、評價和開發(fā)利用武夷名叢茶樹種質資源對于武夷巖茶產業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

在武夷名叢的收集和保存方面，羅盛財?shù)萚5]建立的九龍窠名叢園和武夷山市龜巖茶樹種質資源圃收集和保存武夷名叢近百份，為武夷名叢的保護、研究及利用奠定了十分重要的基礎。在武夷名叢的鑒定、評價與開發(fā)利用方面，近幾年的研究報道逐年增加，如王飛權、鐘蘭馨等[6-10]從生化成分、解剖結構以及夏暑茶鮮葉的紅茶適制性方面對武夷名叢進行了一定的研究，發(fā)現(xiàn)武夷名叢的春茶生化成分具有豐富的遺傳多樣性，并篩選出部分生化成分特異的茶樹資源，同時還間接地發(fā)現(xiàn)了一批抗逆性和生產力指數(shù)較高的名叢，通過加工發(fā)現(xiàn)個別武夷名叢的夏暑茶鮮葉適合加工紅茶；馮花等[11]發(fā)現(xiàn)九龍?zhí)m等14份武夷名叢的主要生化成分間差異顯著且存在較大的變異性；邱友梅等[12]發(fā)現(xiàn)武夷名叢的生化成分在春秋兩季均表現(xiàn)出顯著的差異性和季節(jié)性變化；洪永聰?shù)萚13]發(fā)現(xiàn)武夷巖茶“十大名叢”的生物學特性均存在一定的差異性和多樣性。這些均為武夷名叢的開發(fā)利用提供了一定的理論基礎。

茶葉中的主要生化成分是形成優(yōu)異茶葉品質的重要物質基礎。在其他茶區(qū)，已有研究者對貴州[14]、廣西[15]、云南[16]、四川[17]等地的地方茶樹種質資源的生化成分進行了多樣性分析，并篩選出了一批特異資源。在武夷山茶區(qū)，也有研究人員對武夷名叢的生化成分的多樣性進行了研究報道[7]，但鮮見關于武夷名叢秋茶鮮葉生化成分的研究報道。因此，為了充分發(fā)掘武夷名叢茶樹種質資源的利用潛力，了解其不同季節(jié)生化成分的多樣性，提高秋茶資源的利用率，在同一生境下，本試驗以武夷山茶區(qū)的26份武夷名叢為研究對象，于2015年秋季采其鮮葉進行生化成分的系統(tǒng)分析、鑒定與評價，深入了解其主要生化成分的變異性、多樣性、適制性以及特異性，以期為武夷山秋茶資源的利用和新品種選育提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 武夷名叢保存地環(huán)境條件和基本信息

位于武夷山風景區(qū)梅子橋村的武夷山市龜巖茶樹種質資源圃，具有深厚的土層和便利的灌溉設施。資源圃的平均最高氣溫是23.6℃、最低氣溫14.0℃，年平均氣溫是17.9℃，7月平均溫度達33.5℃，是一年中氣溫最高月份，1月平均溫度3.5℃，是最低月份，10℃以上的活動積溫在5000℃以上；日照時數(shù)在8.5 h/d的季節(jié)主要在夏秋季，主要以漫射光為主；1500 mm以上的降雨量和80%左右的濕度（RH）適宜茶樹的生長[13]。

2015年秋，本試驗在武夷山市龜巖茶樹種質資源圃中選取不見天、白牡丹等26份武夷名叢為試驗對象（基本情況見表1），取其第一輪新梢的1芽2葉為原料進行固樣（先用高溫水蒸汽殺青，然后在恒溫烘箱中烘干，烘干后用萬能粉碎機磨碎，保持樣品之間的破碎度一致），并凍藏于冰柜中備用。

表1 26份武夷名叢的基本信息

1.2 生化成分測定方法

武夷名叢主要生化成分（水浸出物、茶多酚總量等4項）的測定均參照張正竹的方法[18]。采用三氯化鋁比色法測定黃酮類化合物的總量[19]。試驗均采用分析純級藥品試劑進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

采用Excel（2003）對所測指標的基本統(tǒng)計參數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)進行分析。利用SPSS20.0 for Windows統(tǒng)計軟件進行主成分分析和聚類分析。其中，主成分分析采用因子過程的主成分分析法，并采用方差最大化正交法對各變量進行旋轉，因子提取累積貢獻率大于90%的部分。采用離差平方和法（Ward’s method），距離為歐式平方距離進行聚類分析。聚類后，各類群間生化成分的差異分析采用單因素方差分析（One-way ANOVA）、最小顯著差異法（LSD’smethod）進行多重比較。遺傳多樣性指數(shù)(H′)采用文獻15的方法進行計算。

2 結果與分析

2.1 26份武夷名叢秋茶鮮葉生化成分的基本參數(shù)和遺傳多樣性

26份武夷名叢秋茶鮮葉各生化成分的含量、最大值、最小值及遺傳多樣性指數(shù)（H′）等見表2。由表可知，武夷名叢秋茶鮮葉在生化成分上表現(xiàn)出明顯的差異，具有豐富的遺傳多樣性，6個生化成分的遺傳多樣性指數(shù)的變化范圍為1.49～2.12，遺傳多樣性指數(shù)的平均值（H′）達1.87。其中，H′最大的是黃酮類含量（2.12），其次為氨基酸（2.09）和水浸出物含量（2.00），咖啡堿最?。?.49）。

茶葉生化成分的變異系數(shù)是衡量茶樹種質資源之間生化成分變異程度的一個統(tǒng)計量[12]。對26份武夷名叢秋茶鮮葉生化成分的變異系數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，6個指標的變異系數(shù)變化范圍為9.83%～28.38%，平均變異系數(shù)為19.35%，表現(xiàn)出豐富的變異性，其中變異系數(shù)最大的是酚氨比，達到28.38%，其次是咖啡堿和氨基酸，分別為26.93%和19.67%；最小的是水浸出物，為9.83%，說明氨基酸和咖啡堿在生化成分上的改良潛力較大，水浸出物的潛力最小。

對26份武夷名叢秋茶鮮葉的生化成分含量分析發(fā)現(xiàn)，其水浸出物含量變化范圍為34.38%～52.21%，平均值為46.59%，含量最高的是JM022（52.21%），其次是JM015（51.93%），最低的是JM017（34.38%），有73.1%的武夷名叢水浸出物含量超過了45%，說明武夷名叢秋茶鮮葉內含物質豐富；茶多酚含量變化范圍為23.70%～41.19%，平均值為30.74%，含量最高的是JM003（41.19%），最低的是JM035（23.70%），有92.31%的武夷名叢茶多酚含量超過25%；氨基酸含量的變化范圍為1.78%～3.70%，平均值為2.60%，含量最高的是JM068（3.70%），含量最低的是JM003（1.78%），超過2.5%的武夷名叢占53.85%；咖啡堿含量的變化范圍為1.56%～4.31%，平均值為2.08%，含量最高的是JM049（4.31%），含量最低的是JM043（1.56%），超過2.0%的武夷名叢占42.31%；黃酮類總量的變化范圍為0.85%～1.73%，平均值為1.30%，含量最高的是JM044（1.73%），含量最低的是JM043（0.85 %），超過1.2%的武夷名叢占62.0%。

酚氨比常作為判斷茶樹種質資源適制性的參考指標之一。通常認為，酚氨比低（＜8）、氨基酸含量高的種質適制綠茶[20]；酚氨比高（＞15）、茶多酚含量高的種質適制紅茶[21]；而烏龍茶或紅綠茶兼制的種質，則酚氨比值一般在8～13或8～15[22-24]。從表2可知，26份武夷名叢秋茶鮮葉的酚氨比變異幅度最大，其變異系數(shù)達28.38%，其中比值低的僅7.81（JM043），高的達到23.09（JM003），其平均值為12.34。低于8的武夷名叢有1份，大于15的武夷名叢有3份，在8～13之間的武夷名叢有17份，5份在13～15范圍內。

表2 26份武夷名叢生化成分的含量、變異系數(shù)及遺傳多樣性指數(shù)

2.2 主要生化成分的主成分分析

為了更好地研究群體，常采用主成分分析方法解釋群體方差的主要來源，簡化研究性狀從而獲取解釋方差的重要性狀[25]。以26份武夷名叢秋茶鮮葉的6個生化成分為變量，以累計貢獻率≧90%為標準，確定了前4個成分為主要成分（表3）。前4個主成分的累計貢獻率達91.81%，其包含了6個性狀的絕大部分信息，進而用這四個成分對26份武夷名叢進行綜合評價。第1個主成分的貢獻率為40.25%，其中酚氨比值的貢獻最大，茶多酚含量次之，再次為氨基酸含量（負值），其特征所凝聚的生物學信息主要與酚氨比值、茶多酚與氨基酸的信息相關。第2主成分貢獻最大的是咖啡堿含量，反映的主要是咖啡堿的信息；第3主成分中，體現(xiàn)的主要是水浸出物的信息；第4主成分主要反映的是黃酮類總量的信息。

表3 主成分分析結果

2.3 生化成分的聚類分析

依據(jù)武夷名叢秋茶鮮葉主要生化成分的分析結果，將26份武夷名叢茶樹種質進行了聚類（見圖1），同時，根據(jù)聚類的結果比較分析了各類群生化成分的差異（見表4）。

由圖1可知，26份武夷名叢被聚為3個類群。其中，有11份武夷名叢聚到第Ⅰ類群中，并分為2個亞群：JM055、JM026、JM078、JM001、JM036、JM044為一個亞群；JM015、JM022、JM061、JM066、JM073為一個亞群。第Ⅱ類群包括2份武夷名叢：JM003和JM008。第Ⅲ類群包括13份武夷名叢，分成3個亞群：JM017、JM019、JM049為一個亞群；JM068、JM082、JM012為一個亞群；JM035、JM043、JM018、JM081、 JM011、JM021、JM039為一個亞群。

從表4可知，三個類群除了水浸出物和咖啡堿的含量不存在顯著差異外，其他各生化成分均有顯著的差異。其中，茶多酚含量和酚氨比值以第Ⅱ類群最高，且顯著高于第Ⅰ和第Ⅲ類群；黃酮類總量以第Ⅰ類群最高，且顯著高于第Ⅱ類群和第Ⅲ類群；第Ⅲ類群的氨基酸含量最高，并顯著高于第Ⅰ和第Ⅱ類群。

總體比較可知，生化成分含量以第Ⅱ類群最豐富，表現(xiàn)為水浸出物和茶多酚含量最高，且具有最高的酚氨比，該類群全部適制紅茶；第Ⅰ類群次之，除黃酮類含量最高外，水浸出物、茶多酚和氨基酸含量居中，酚氨比值較高，6份適制烏龍茶，4份適制紅綠茶，1份適制紅茶；第Ⅲ類群，氨基酸和咖啡堿含量最高，除了黃酮類居中之外，其他均最低，絕大部分適制烏龍茶，適制綠茶和紅綠茶兼制各1份。

圖1 聚類分析結果

表4 三個類群的主要生化成分的比較結果

3.4 生化成分含量特異的茶樹種質的篩選

在茶葉深加工中功能性成分的提取和高含量功能性成分茶產品的生產過程中，生化成分含量特異的茶樹種質往往是其生產的重要原料來源，同時該類種質可以作為雜交育種的親本用于今后育種的研究[26]。根據(jù)茶樹特異性種質資源的生化成分指標：高水浸出物（≥51%）；高氨基酸（≥5.0%）；高茶多酚（≥38.0%）、低茶多酚（≤15.0%）；高咖啡堿（≥5.0%）、低咖啡堿（≤1.0%）[27]。本研究根據(jù)生化成分測定結果，從26份武夷名叢中篩選出4份在生化成分上比較特異的種質，詳見表5。

表5 生化成分含量比較特異的種質

在26份武夷名叢秋茶鮮葉生化成分分析中，發(fā)現(xiàn)茶多酚特異資源2份：JM003（41.19%）、JM008（38.36%）；水浸出物特異資源2份：JM022（52.21%）、JM015（51.93%）。此外，還發(fā)現(xiàn)水浸出物含量較高的武夷名叢有：JM008（50.92%）、JM039（50.88%）、JM012（50.59%）、JM043（50.21%）、JM003（50.10%）、JM061（49.66%）、JM021（49.34%）、JM068（48.52%）、JM011（48.46%），茶多酚含量較高的武夷名叢是JM012（35.51%），咖啡堿含量較高的是JM049（4.31%），黃酮類含量較高的有JM044（1.73%）和JM022（1.72%）。以上種質資源在今后秋茶生產和研究中具有較大開發(fā)利用價值。

3 討論

表型多樣性是遺傳多樣性與環(huán)境多樣性的綜合體現(xiàn)[17]。對于茶樹種質資源而言，生化成分則是其重要的表型性狀，因此，本試驗就主要生化成分對26份武夷名叢茶樹種質所構成的群體進行了表型多樣性研究。通過系統(tǒng)的測定與分析，發(fā)現(xiàn)26份武夷名叢秋茶鮮葉的主要生化成分的多樣性指數(shù)和變異系數(shù)均較高，均值分別達1.87和19.35%，但均較王飛權等[7]（2.06和22.02%）的研究結果低，變異系數(shù)卻較邱友梅等[12]（16.99%）的結果高，這可能與研究材料的多寡及生化成分的季節(jié)性變化有關；與其他茶區(qū)相比，其多樣性指數(shù)和變異系數(shù)均較貴州（2.31和25.45%）[14]、廣西（1.90和25.80%）[15]和四川（1.92和26.80%）[17]的低，而變異系數(shù)高于云南（16.53%）[16]，這可能與茶樹種質資源的區(qū)域性分布和生化成分的季節(jié)性變化有關。26份秋季材料生化成分的變異類型較為豐富，在酚氨比、咖啡堿和氨基酸含量上變異系數(shù)較高，說明秋季武夷名叢種質資源在酚氨比、氨基酸和咖啡堿上有較大的選擇潛力。遺傳多樣性指數(shù)大于2.0有3個生化成分，說明其遺傳多樣性豐富，具有一定的改良潛力。

26份武夷名叢秋茶鮮葉，茶多酚含量平均值為30.74%，氨基酸含量平均值為2.6%，咖啡堿含量平均值為2.08%，水浸出物含量平均值為46.59%，黃酮類含量平均值為1.3%，其茶多酚含量、水浸出物含量、黃酮類含量均高于王飛權等測定的結果，其他成分含量均偏低，表現(xiàn)出生化成分含量的季節(jié)性差異，但與邱友梅等的存在一定差異。本研究中，水浸出含量、茶多酚含量均較高，說明武夷名叢秋茶鮮葉內含物比較豐富，具有一定的開發(fā)和利用價值。

本試驗依據(jù)秋茶鮮葉6個主要生化成分的分析結果，對26份武夷名叢茶樹種質進行了主成分分析，在累計貢獻率大于90%的前提下，提取了前4個主成分，這4個成分能夠反映出武夷名叢的絕大部分信息。各主成分包含的信息存在一定的相關性，每個主成分均能夠較為客觀地體現(xiàn)出所控制的相應性狀之間的關系，且不同生化成分在4個主成分中均有明顯不同的特征向量。

在秋季，以遺傳距離為19將26份武夷名叢茶樹資源分成3個大組群。除了水浸出物和咖啡堿含量不存在顯著差異外，3大類群的其他成分均存在顯著差異。酚氨比是判定茶樹資源適制性的一個參考指標[22]，一般認為，酚氨比在8以下，且具有相對較高的氨基酸含量和相對較低的茶多酚含量，同時具有一定的水浸出物含量（32%～40%）和咖啡堿含量（3.3%～3.6%）的種質適制綠茶，酚氨比大于15，且具有相對較低氨基酸含量和相對較高的茶多酚、水浸出物和咖啡堿含量的種質適制紅茶，在這之間的為紅綠茶兼制品種[20-21,28]。貴州[14]、廣西[15]、云南[16]、四川[17]等茶區(qū)已有研究人員對當?shù)夭铇滟Y源的適制性進行了界定。本研究除依據(jù)以上研究結果外，同時參照了酚氨比在8～13，且氨基酸和茶多酚含量適中的種質適制烏龍茶的標準[23-24]。根據(jù)以上標準，發(fā)現(xiàn)第Ⅰ類群部分種質適制烏龍茶，部分種質適制紅茶或紅綠茶兼制；第Ⅱ類群全部種質適制紅茶；第Ⅲ類群絕大部分種質適制烏龍茶，個別種質適制綠茶或紅綠茶兼制?？傮w來看，大部分武夷名叢適制烏龍茶，部分適制其它茶類，這與實際生產中武夷名叢用于生產烏龍茶的情況比較一致。

通過對26份武夷名叢秋茶鮮葉的生化成分進行系統(tǒng)的測定、分析與評價，初步篩選出4份生化成分比較特異的種質，如JM003（41.19%）、JM008（38.36%）為茶多酚含量超常規(guī)的種質，JM022、JM015為水浸出物含量超常規(guī)的種質。這些種質可以為今后的茶葉深加工、功能成分的提取提供原料，同時也可以在茶樹育種上加以利用。

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（責任編輯：陳果）

Diversity Analysis of Biochemical Components in Autumn Shoots of 26 Wuyi Mingcong Tea Plant Germ plasm Resources

ZHANG Jianming
(International Tea Research Center,Wuyi University,Collaborative Innovation Center of Chinese Oolong Tea Industry,Tea Engineering Research Center of Fujian Higher Education,Wuyishan，F(xiàn)ujian 354300)

Biochemical components and genetic diversity in autumn shoots were analyzed in 26 Wuyi Mingcong tea germplasms from Wuyimountain tea area to further study tea germ plasm resources in Wuyimountain.The results showed that the biochemical diversity and variation were high in 26Wuyi Mingcong tea germ plasms.The average diversity index and coefficient of variation were 1.87 and 19.35%, respectively.In principal component analysis,the first four principal components represented 91.81%of the biochemical diversity.Based on the biochemical data,26 Wuyi Mingcong were clustered into 3 groups.In addition to the caffeine and water extracts content,other biochemical components exist significant difference of 3 groups.The cluster analysis showed that 26 Wuyi Mingcong were clustered into 3 groups.In addition to the caffeine content,other biochemical components exist significant difference of 3 groups.Most of the tea germplasms in the first and the third group suited to be processed Oolong tea.The tea germplasms in the second group suited to be processed green tea.2 specificity resources with high tea polyp henols content(JM003 and JM008),2 specificity resources with high water extracts content(JM022 and JM015).

WuyiMing cong;tea plant germplasm resources;biochemical composition;genetic diversity;cluster analysis

S571.1

A

1674－2109(2016)09－0001－07

2016-04-28

福建省對外合作產業(yè)化項目（2016I1008）；福建省區(qū)域發(fā)展項目（2015N3013）；福建省區(qū)域發(fā)展重大項目（2013Y3006）；福建省2011協(xié)同創(chuàng)新中心——中國烏龍茶產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心專項；福建省區(qū)域科技重大項目(2011N3026)；國家級大學生創(chuàng)新性實驗項目(201510397007)。

張見明（1970-），男，漢族，農藝師，主要從事茶葉加工與茶資源綜合利用研究。