云南景洪市普洱古茶樹茶葉生化指標分析與特異資源篩選

楊毅堅,尚衛瓊,李友勇,楊盛美,楊興榮,段志芬,羅梓文,孫雪梅,劉本英

(云南省農業科學院茶葉研究所/云南省茶樹種質資源創新與配套栽培技術工程研究中心,云南勐海 666201)

云南景洪市普洱古茶樹茶葉生化指標分析與特異資源篩選

楊毅堅,尚衛瓊,李友勇,楊盛美,楊興榮,段志芬,羅梓文,孫雪梅,劉本英

(云南省農業科學院茶葉研究所/云南省茶樹種質資源創新與配套栽培技術工程研究中心,云南勐海 666201)

為使古茶樹優異特異種質資源得到更好的保護和利用,以云南景洪市20個代表茶區的50份古茶樹(普洱茶C.sinnensisvar.assamica)為研究材料，取其春梢一芽二葉做蒸青固樣,進行生化成分(氨基酸、茶多酚、咖啡堿、水浸出物)質量分數測定。根據4項常規指標分析,對50份資源進行鑒定評價,篩選出優異特異性資源。結果表明,主要生化成分質量分數分別為茶多酚29.02%～44.02%、氨基酸1.95%～5.20%、咖啡堿2.37%～5.17%、水浸出物42.82%～62.85%。變異系數分別為茶多酚10.97、氨基酸21.15、咖啡堿16.49、水浸出物5.60。有25份為優異特異資源,其中11份研究材料的茶多酚質量分數>40%,為高茶多酚資源；14份研究材料的氨基酸質量分數>3.30%,為高氨基酸資源,其中2份研究材料是高茶多酚高氨基酸茶樹資源,分別為JH-049和JH-059。通過本研究,可以為古茶樹的種質資源保護、創新、品種選育及生產利用提供更多種質資源信息和科學依據。

茶樹；種質資源；生化指標

茶樹種質資源是茶樹育種工作的物質基礎,育種成效的大小,很大程度上決定于掌握種質資源數量多少和對其性狀表現及遺傳規律的研究深度。云南作為茶葉的原產地,茶樹種質資源的多樣性和特異性為世人矚目[1],其茶樹種質資源共涉及茶組植物35個種、3個變種,其中26個種為云南獨有,種類和類型約占世界茶樹種類的74.5%,是世界罕見的“茶樹種質基因庫”。“國家種質勐海大葉茶樹種質圃”是重要的茶樹種質資源專業保存圃之一,目前,該圃共保存有山茶科山茶屬茶組植物28個種3個變種,所保存的茶種占云南茶樹種質資源的81.6%。保存的種質資源多以云南特有的大葉茶資源為主,也包括一些中、小葉種資源。茶樹資源包括野生資源、地方品種、功能性生化成分品種[低咖啡堿、高咖啡堿、高茶多酚、高花青素、高氨基酸、高沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)等]等各類種質資源。但是隨著茶園良種化改造的不斷推進,不可避免導致對育成新品種推廣的日趨困難,多樣性逐步降低[2-3]。因此,對地方品種種質資源的篩選及創新利用成為近年的核心課題。

普洱茶產于云南西雙版納州等地,生長于海拔1 000～2 100 m、坡度≤25°的磚紅壤、磚紅性紅壤、山地紅壤和山地黃壤等山地。長期以來,以其歷史悠久、品質風格獨特、藥效顯著蜚聲中外。普洱茶具有降低血脂、減肥、抑菌助消化、暖胃、生津、止渴等多種功效。云南栽培茶樹歷史悠久,古茶樹群落在40多個縣都有分布,古茶樹遺傳資源豐富,幾乎包括原始和進化的各種類型,是進行茶樹起源、演化等研究的重要材料,也是今后種質創新的物質基礎。景洪市是茶樹原產地的中心地帶之一,轄區內共有百年以上茶園547.6 hm2,主要分布在基諾鄉和勐龍鎮,勐旺鄉和景訥鄉等有零星分布[4]。近年來，科研專家就在地方品種中發現一批特早生、高香、高抗逆性和高茶黃素質量分數的茶樹資源,包括文家塘大葉茶(水浸出物53.81%)、公弄茶(茶多酚43.5%)、新平峨毛茶(氨基酸6.3%)、阿偉茶(咖啡堿5.6%)等[5],這為茶樹的種質創新提供優異材料。

茶樹品種優異特異性在遺傳育種中的重要性主要表現在適應性、抗逆性及優質高產等方面；在茶葉產品中主要表現在營養價值方面,如高茶氨酸、高茶多酚、低咖啡堿、低氨酚比等。隨著生活水平不斷提高和對茶中生化藥理功能研究的不斷深入,茶樹優異特異資源具有廣闊的應用前景。茶多酚又稱茶鞣或茶單寧,具有抗氧化、清除自由基、抑菌和殺菌等作用,是茶葉中有保健功能的主要成份之一[6-7],也是形成茶葉色香味的主要成份之一。云南大葉茶中的茶多酚質量分數一般在20%～30%[8]，根據之前開展的3次全國性種質資源篩選資料表明：茶多酚質量分數高于34%者,可視為超常規水平的品種或品系[9-10]。茶葉中的氨基酸有26種,其中20種蛋白質氨基酸存在于游離氨基酸中,還有6種非蛋白質氨基酸。茶氨酸是茶樹中一種比較特殊的在一般植物中罕見的氨基酸,也是茶葉中主要的游離氨基酸,占整個游離氨基酸的70%，在干茶中占質量的1%～2%。茶多酚、氨基酸等是茶葉保健功能的重要組成部分,高茶多酚、高氨基酸等特異茶樹品種的選育是當今茶樹種質資源研究及品種選育的主要方向。

1 材料與方法

1.1 材 料

20個代表茶區50份古茶樹種質資源材料都來自景洪市古茶區,資源采集信息如下表1所示。

表1 資源材料的編號及來源Table 1 Accessions and sample source

(續表1 Continued table 1)

1.2 方法

根據陳亮等[11]編著的《茶樹種質資源描述規范和數據標準》中方法進行采樣。采摘春茶一芽二葉鮮葉,經微波100 ℃水蒸氣殺青,烘箱80 ℃烘干制成蒸青固樣。進行水浸出物(GB/T8305-2002)、咖啡堿(GB/T8312-2002)、游離氨基酸總量(GB/T8314-2002)、茶多酚(GB/T8313-2002)[12]4項常規化學成分測定。由農業部茶葉質量監督檢驗中心進行測定。

1.3 數據處理

采用SPSS 16.0軟件(SPSS Inc,2007)對所測數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同材料水浸出物質量分數

茶葉中水浸出物的多少，反映茶葉中可溶性物質總量的多少,標志著茶湯的厚薄,茶葉品質的高低,與茶葉品質呈正相關[13]。由圖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狀差異不明顯。

圖1 供試材料的水浸出物質量分數比較Fig.1 Comparative analysis in water extracts mass fraction of tested materials

2.2 不同材料茶多酚質量分數

云南茶樹品種資源豐富,古茶樹內質質量分數較一般茶樹普遍略高,因此,本研究以茶葉茶多酚質量分數高于40%者定為高茶多酚資源材料。

由圖2可知,茶多酚質量分數<30%的茶樹材料有2份,分別為JH-017和JH-60號；50份古茶樹材料的茶多酚質量分數普遍集中在30%～40%，茶多酚質量分數>40%的茶樹有11份，分別為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%)，在云南大葉種茶葉中都表現為質量分數較高的品種資源。茶多酚質量分數最低的茶樹是JH-017號(29.02%)；茶多酚質量分數最高的茶樹是JH-036號(44.02%)。

圖2 供試材料的茶多酚質量分數比較Fig.2 Comparative analysis in tea polyphenols mass fraction of tested materials

2.3 不同材料氨基酸質量分數

氨基酸是構成茶葉滋味的組成部分,具有甜味和鮮爽味,還能緩解茶的苦澀味,不僅對綠茶良好滋味的形成具有重要意義，也是紅茶品質的重要評價因子之一。茶葉中的氨基酸質量分數在1%～5%，常規情況下,把氨基酸質量分數>3.00%的品種稱為高氨基酸茶樹品種。結合本試驗研究結果，古樹茶氨基酸普遍偏高,本研究擬以氨基酸質量分數>3.30%的古茶樹資源為高氨基酸茶樹。

由圖3可知,50份研究材料的氨基酸質量分數為1.95%～5.20%，呈現較大變化,氨基酸質量分數>3.30%的材料有14份,分別為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%)。氨基酸質量分數最低的是JH-031(1.95%),也是唯一一個質量分數小于2.00%的茶樹品種；氨基酸質量分數最高的是JH-067(5.20%),目前屬于云南大葉茶中氨基酸質量分數較高的茶樹品種。

圖3 供試茶樹品種的氨基酸質量分數比較Fig.3 Comparative analysis in amino acids mass fraction of tested materials

2.4 不同材料咖啡堿質量分數

咖啡堿是一種甲基黃嘌呤,是茶葉的主要呈味物質和生理活性成分,在茶葉中的質量分數一般為2%～5%。由圖4可知,每份研究材料的咖啡堿質量分數各不相同,50份研究材料的咖啡堿質量分數為2.37%～5.17%，幾乎都集中在2.80%～4.60%，咖啡堿質量分數最低的是JH-040(2.37%),咖啡堿質量分數最高的是JH-003(5.17%)。研究結果中沒有咖啡堿質量分數小于1%或者咖啡堿質量分數大于5.20%的茶樹品種,所以,在本研究中沒有超常量咖啡堿材料。

圖4 供試茶樹品種的咖啡堿質量分數比較Fig.4 Comparative analysis in caffeine mass fraction of tested materials

2.5 茶葉生化指標分析

對50份研究材料的生化指標(水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿)進行統計分析，結果如表2。在50份研究材料中,水浸出物質量分數平均值53.70%,最大值與最小值相差19.76個點,28份材料的水浸出物質量分數大于平均值,22份材料的水浸出物質量分數小于平均值,標準差3.00,變異范圍19.76,變異系數5.60；茶多酚的平均質量分數36.46%,最大值與最小值相差15個點,26份材料質量分數大于平均值,24份材料質量分數小于平均值,標準差4.00,變異范圍15.00,變異系數10.97；氨基酸質量分數平均值3.11%,最大值與最小值相差3.25個點,24份材料的氨基酸質量分數大于平均值,26份材料氨基酸質量分數小于平均值,標準差0.66,變異范圍3.25,變異系數21.15；咖啡堿質量分數平均值3.78%,最大值與最小值相差2.8點,28份材料咖啡堿質量分數大于平均值,22份材料咖啡堿質量分數小于平均值,標準差0.62,變異范圍2.80,變異系數16.49。生化指標中變異系數最大的是氨基酸(21.15)，最小的是水浸出物(5.60)。

表2 50份茶樹資源生化成分統計分析Table 2 Statistical analysis of biochemical components in 50 tea resources

3 討 論

云南獨特的地理環境孕育了豐富的茶樹資源,發現最早、數量最多的古茶樹群落就坐落于云南境內。目前,對古茶樹資源的考察進度、研究方法和手段沒有具體的依據,對古茶樹理化性質分析和特異資源篩選更是少見。

茶樹特異種質資源是可以用于遺傳育種研究、具特異性狀的遺傳材料,包括抗病蟲、抗逆等性狀的品種(系)和春茶一芽二葉鮮葉干樣茶多酚、氨基酸、咖啡堿、茶黃素超產量的資源,是長期以來在遺傳研究中人工創造或自然突變而獲得的創新種質。不僅是遺傳育種重要的基礎材料,也是高附加值產品的重要材料來源[14-15]。對野生茶樹和古老的地方品種開展資源鑒定與評價是獲得特異種質資源材料的基本途徑。

通過分析，50份茶樹資源中,茶多酚質量分數均大于30%,在成茶品質上,說明古茶樹的滋味及澀味普遍高于現代茶園茶。咖啡堿質量分數主要集中在2%～5%，說明古茶樹所制茶葉無明顯苦味,滋味回甘。水浸出物質量分數都遠高于國家標準,這與孟愛麗等[16]的研究結果一致,說明古茶樹的茶葉沖泡時茶湯的內含成分較豐富,滋味濃厚。對50份茶樹種質資源的主要生化性狀進行統計分析可知，4個生化成分的變異系數為氨基酸(21.15)>咖啡堿(16.49)>茶多酚(10.97)>水浸出物(5.60)。氨基酸、咖啡堿和茶多酚的變異系數都大于10,表現出顯著的生化多樣性,多樣性水平較高,是遺傳創新的優異材料。在50份資源材料中,有25份為優異特異資源,其中有11份研究材料的茶多酚質量分數>40%,為高茶多酚資源；14份研究材料的氨基酸質量分數>3.30%,為高氨基酸資源,其中2份研究材料是高茶多酚高氨基酸茶樹資源,分別為JH-049和JH-059。

古茶樹不僅具有生態價值,還具有繼承茶葉起源與茶文化發展的文化價值[17]。近年來,已經開展古茶樹地理分布、生態系統和種質資源等方面的研究,提高對古茶樹資源重要性的認識[18]。但是,古茶樹的保護與利用是一項社會性很強的工作,只有多方宣傳，發動社會群眾積極參與,才能使古茶樹的資源得到更好的利用和保護。

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(責任編輯：史亞歌 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

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

2015-12-05

2016-03-01

國家自然科學基金(31160175,31440034)；農業部農作物種質資源保護與利用(2015NWB028)；云南省科技創新人才計劃(2011CI068)；農業部“948”項目(2014-Z56)；云南省農業科學院院專項(2014CZZY003)。

楊毅堅,男,助理研究員,從事茶樹資源、品種選育和茶葉綜合利用研究。E-mail:ynyyj@163.com

李友勇,男,碩士,副研究員,主要從事茶樹種質資源和品種改良研究。E-mail:liyouyong_ytea@126.com 劉本英,男,博士,研究員,主要從事茶樹種質資源、品種改良及茶葉綜合利用等領域研究。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