貴州野生茶樹種質(zhì)資源的主要生化成分及抗旱性評價

楊 鳳，劉 霞，尹 杰，3，宋勤飛，3，陳 娟，牛素貞，3*，劉進平

(1.貴州大學 林學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學 茶學院，貴州 貴陽 550025； 3 .貴州大學 茶葉工程技術研究中心，貴州 貴陽 550025；4.貴州省農(nóng)業(yè)科學院 茶葉研究所, 貴州 貴陽 550025；5.貴州大學 農(nóng)學院，貴州 貴陽 550025)

【研究意義】茶樹種質(zhì)資源是開展種質(zhì)創(chuàng)新和品種改良的物質(zhì)基礎，也是茶樹生物學研究的重要材料。茶樹育種工作的成效和水平在很大程度上取決于遺傳種質(zhì)資源能否得到持續(xù)而大量的供應[1-2]。【前人研究進展】我國是茶樹起源地，貴州喀斯特山區(qū)處于茶樹起源地的中心區(qū)域，獨特的立體氣候、原生態(tài)的立地條件以及茶樹異花授粉特性，在長期的自然進化過程中，形成了豐富的野生茶種質(zhì)資源[3-4]。貴州喀斯特山區(qū)分布著大量野生茶樹[5-7]，其中一些種質(zhì)資源具有重要的學術研究價值和利用潛力，長期以來這些種質(zhì)資源被當?shù)厝罕娮鳛轱嬃侠谩！颈狙芯壳腥朦c】近年來，隨著人們對茶葉的消費追求由數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變，優(yōu)質(zhì)茶葉的生產(chǎn)在貴州逐漸受到重視，政府及茶農(nóng)開始對優(yōu)質(zhì)野生茶樹種質(zhì)資源進行大量繁殖開發(fā)利用[8]。但是這種利用仍然有限，對其品質(zhì)的判斷僅僅憑感官認識，缺乏科學依據(jù),在對野生茶樹的利用上存在風險。因此，科學篩選優(yōu)質(zhì)野生茶樹種質(zhì)資源是對其合理開發(fā)和利用的關鍵，是茶樹新品種培育和貴州茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的基礎。【擬解決的關鍵問題】通過對野生茶樹種質(zhì)資源以及其無性繁殖后代的品質(zhì)成分分析，以篩選出一批優(yōu)質(zhì)的野生茶樹種質(zhì)資源，為貴州優(yōu)良茶樹品種的選育提供理論依據(jù)和基礎材料。

1 材料與方法

1.1 材料來源

材料來源于黔西南分布區(qū)(興義、興仁、安龍、普安、晴隆、貞豐)、黔東南分布區(qū)(雷山、黎平)、黔北分布區(qū)(務川、道真、正安、印江、德江、金沙)、黔南分布區(qū)(都勻市、荔波、貴定、三都)和黔中分布區(qū)(安順、普定、貴陽花溪久安)的 32個分布地的 73個野生茶樹單株株系種質(zhì)資源，代號分別為Q1～Q73；以及相應野生茶樹單株的扦插苗，代號分別為Q1′～Q73′。

1.2 試驗過程

1.2.1 野生單株及其扦插苗的獲取 2011年4月上中旬實地調(diào)查試驗材料，4月末將調(diào)查獲得的材料扦插于貴州大學茶學試驗基地，正常管理，長勢一致。2012年1月對扦插苗進行種植，種植按寬窄雙行一致，對種植苗進行正常管理。2013年4月采摘，每個材料平行取樣3份，每株取100個一芽1葉測定百芽重，并分析品質(zhì)成分，以福鼎大白茶為對照[9]。

1.2.2 優(yōu)選材料的耐旱性試驗 參考牛素珍[3]的方法進行田間持續(xù)干旱試驗，優(yōu)選野生茶種植資源的耐旱性株系。2012年1月將73個野生茶樹 1年生的扦插苗(苗高約15 cm)種植在貴州大學茶園實驗基地，并按隨機區(qū)組設計進行寬窄雙行種植，每小區(qū)種植 20株，每個株系設3次重復，正常除草施肥，待根系長穩(wěn)后，于 2012年 3月進行遮雨處理，當土壤含水量低于25 %田間持水量時，補水至25 %～35 %，共補水 8次。于 2013年 3月統(tǒng)計植株死亡率、株高增長量等指標。

1.3 品質(zhì)成分分析

1.3.1 品質(zhì)分析 對73個野生茶單株采摘春梢一芽1葉測定其重量后，參考黃意歡[16]的方法進行固樣，將樣品于240 W功率下，微波殺青干燥5 min后于80℃烘箱烘干，密封冷藏保存，對其品質(zhì)和成分進行測定。每個材料平行取樣 3份。選取各地生長的福鼎大白茶1份，混合后作為對照。

1.3.2 成分測定 茶多酚含量測定采用酒石酸亞鐵比色法(GB/T 8313-2002)，游離氨基酸含量的測定采用茚三酮比色法(GB/T 8314-2002)，咖啡堿含量的測定采用紫外分光光度法(GB/T 8312-2002)[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州野生茶種質(zhì)資源原生地品質(zhì)評價

從表1看出，73個野生茶樹單株中，有 31個單株的茶多酚含量顯著高于對照(福鼎大白茶)，30個單株茶多酚含量顯著低于對照，其余材料茶多酚含量與對照差異不顯著。游離氨基酸變異系數(shù)較大，變異系數(shù)為36.19 %，含量為0.81 %～7.86 %，平均3.72 %，高于對照(3.45 %)。36個單株的氨基酸含量顯著高于對照，其中，Q16、Q17、Q20和Q22的氨基酸含量大于6 %；19個單株氨基酸含量顯著低于對照，其余單株與對照差異不顯著。酚氨比變異較大，變異系數(shù)為53.36 %，31個單株酚氨比小于 8，34個單株為8～15，其余8個單株酚氨比大于15。野生茶樹的咖啡堿含量在 1.28 %～5.20 %，平均3.32 %，其中39個單株咖啡堿含量極顯著低于對照，13個單株的咖啡堿含量極顯著高于對照。

綜合品質(zhì)因素分析發(fā)現(xiàn)，Q1、Q2、Q3、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14、Q15、Q16、Q17、Q18、Q19、Q20、Q21、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27、Q32、Q34、Q38、Q40、Q41、Q49、Q50、Q51、Q56、Q57、Q66、Q68、Q70、Q72和Q73等36個株系為優(yōu)選株系，且符合制作優(yōu)質(zhì)茶葉的標準。

2.2 貴州野生茶種質(zhì)資源扦插苗的品質(zhì)

為進一步明確貴州野生茶樹種質(zhì)資源品質(zhì)的穩(wěn)定性，對篩選出的 36個優(yōu)質(zhì)野生茶種質(zhì)資源扦插苗品質(zhì)成分和百芽重的分析結(jié)果(表2)表明，扦插苗的茶多酚含量為19.62 %～38.68 %，除Q22′、Q26′的茶多酚含量過低，其余34個扦插苗茶多酚含量均在制作優(yōu)良品質(zhì)綠茶的范圍。氨基酸含量為2.44 %～5.75 %，Q3′、Q11′、Q12′、Q18′、Q22′、Q27′、Q32′、Q34′、Q41′、Q49′、Q51′、Q56′、Q66′和Q70′ 等14個扦插苗的游離氨基酸含量顯著或極顯著高于對照，

表1 73個貴州野生茶種質(zhì)資源原生地的品質(zhì)成分

注：*、**分別表示與對照差異顯著(P≤0.05)及極顯著(P≤0.01)，下同。

Note: * and ** indicate significance of difference atP≤0.05 andP≤0.01 level respectively. The same as below.

是制作優(yōu)質(zhì)綠茶或紅茶的優(yōu)良材料。扦插苗咖啡堿含量為2.09 %～ 4.81 %，其中Q3′、Q10′、Q11′、Q15′、Q16′、Q18′、Q19′、Q20′、Q23′、Q24′、Q26′、Q27′、Q32′、Q34′、Q38′、Q41′、Q49′、Q50′、Q51′、Q56′、Q57′、Q66′、Q68′、Q70′、Q72′和Q13′ 等 26個扦插苗顯著或極顯著低于對照。扦插苗的一芽1葉百芽重為6.3～11.6 g，其中Q3′、Q14′、Q15′、Q16′、Q20′、Q24′、Q25′、Q27′、Q32′、Q34′、 Q41′、Q49′、Q51′、Q56′、Q66′和Q73′等 16個扦插苗顯著或極顯著高于對照。

以游離氨基酸和一芽一葉百芽重為主要參考指標，結(jié)合茶多酚含量、咖啡堿含量及酚氨比，從36個優(yōu)質(zhì)野生茶種質(zhì)資源中篩選出Q3、Q18、Q27、Q32、Q34、Q41、Q49、Q51、Q56和Q66等10個品質(zhì)性狀穩(wěn)定的優(yōu)良野生茶樹種質(zhì)資源。

2.3 基于葉片解剖結(jié)構(gòu)的優(yōu)良野生茶樹的抗旱性評價

對10個品質(zhì)性狀穩(wěn)定的野生茶樹扦插苗(Q3′、Q18′、Q27′、Q32′、Q34′、Q41′、Q49′、Q51′、Q56′、Q66′)進行單株葉片解剖結(jié)構(gòu)分析，葉片的上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵海比、葉片組織結(jié)構(gòu)緊密度(CTR)均存在不同程度的差異。在葉片抗旱評價的參數(shù)指標中，葉片CTR具有品種特異

表2 貴州野生茶扦插苗的品質(zhì)成分

穩(wěn)定性。 前人研究表明，抗旱性強的植物品種其CTR較大，反之，則較小[24]。從表3看出，Q18′、Q32′、Q34′、Q49′和Q56′的單株葉片柵海比和CTR分別在0.6和0.3以上，尤其以Q56′的柵海比和葉片CTR最大，分別是0.89和0.38。綜合葉片解剖結(jié)構(gòu)分析結(jié)果認為，Q18′、Q32′、Q34′、Q49′和Q56′種質(zhì)資源抗旱性能好，其中以Q56′抗旱性能最好。

2.4 基于田間持續(xù)干旱試驗的優(yōu)良野生茶樹的抗旱性

從表4看出，干旱對10個野生茶樹扦插苗均有不同程度的傷害，但以對Q56′的傷害程度最小，旱死率最低，株高凈增量顯著高于其他材料；其次是Q49′和Q34′，其旱死率較低，株高凈增量較高。干旱對Q3′和Q51′傷害最大，旱死率分別為59 %和49 %，株高凈增量均小于4 cm。綜合抗旱因素指標，10個野生茶樹扦插材料中可優(yōu)選出抗旱性能好的4個材料，分別為Q18′、Q34′、Q49′和Q56′。田間持續(xù)干旱試驗結(jié)果與葉片解剖的抗旱性評價結(jié)果高度吻合。據(jù)此，田間持續(xù)干旱試驗結(jié)果驗證了葉片解剖節(jié)對抗旱性評價的正確性。

表3 優(yōu)良野生茶樹葉片的解剖結(jié)構(gòu)

注：同列不同大、小寫字母分別表示差異達極顯著水平(P≤0.01) 和顯著水平(P≤0.05)，下同。 Note: Different capital and lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP≤0.01 andP≤0.05 level respectively. The same as below.

表4 田間干旱栽培條件下10個野生茶樹扦插苗長的抗旱性

3 討 論

茶多酚、氨基酸、咖啡堿是茶葉主要生化成分，其含量的多少、各成分間比例大小會影響茶葉風味品質(zhì)，一定程度上決定茶葉的適制性；同時也是構(gòu)成茶葉營養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)的重要成分[11-13]。貴州73個野生茶樹茶中多酚含量較合適，氨基酸含量差異較大，其變異系數(shù)達36.19 %，酚氨比變異系數(shù)達53.36 %，從中選出氨基酸含量較高，而茶多酚含量適中的優(yōu)良品系可能性較大，73個材料中有 36個材料的游離氨基酸含量顯著高于對照(福鼎大白茶)。

覃秀菊等[14]認為，氨基酸含量在3.5 %以上，茶多酚含量在25 %以下的茶樹品種制作綠茶品質(zhì)鮮甜爽口；李瑞[15]認為，茶多酚在20 %～24 %時綠茶品質(zhì)最佳，而氨基酸含量越高越好。葉乃興等[16]認為，酚氨比小于8適制綠茶，酚氨比為8～15的紅綠兼制，大于15的適制紅茶。陳亮等[17,23]對全國 596份茶樹資源分析發(fā)現(xiàn)，氨基酸平均含量僅為 3.3 %。本研究結(jié)果表明，貴州地區(qū)的野生茶樹種質(zhì)資源氨基酸含量高于全國平均水平，適宜制出品質(zhì)優(yōu)良的綠茶；從73個單株野生茶樹種質(zhì)資源中優(yōu)選出的36個單株中有14個單株的游離氨基酸含量顯著高于對照(福鼎大白茶)，26個單株中的咖啡堿含量顯著或極顯著低于對照，16個單株一芽1葉百芽重顯著或極顯著高于對照。結(jié)合游離氨基酸和一芽1葉百芽重，篩選出Q3、Q18、Q27、Q32、Q34、Q41、Q49、Q51、Q56和Q66等10個品質(zhì)性狀穩(wěn)定的優(yōu)良野生茶樹種質(zhì)資源。

植物性狀是由遺傳因子和環(huán)境因子共同作用形成的，是植物進化過程中可塑性最大的器官，其特征能夠在一定程度上體現(xiàn)植物本身對所在環(huán)境的適應[18]。植物葉片結(jié)構(gòu)是葉片保水的重要物質(zhì)基礎[19]，柵欄組織發(fā)達及退化的海綿薄壁組織結(jié)構(gòu)是植物耐旱的一個特征，葉片組織緊密度越大，植物耐旱性越強，且高度發(fā)達的柵欄組織可避免干旱地區(qū)強烈光照對葉肉細胞的灼傷[20-22]。本研究表明，10個野生茶樹單株葉片的上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度、柵海比、葉片CTR均存在不同程度的差異，其中在優(yōu)選出的10株種質(zhì)資源扦插材料中發(fā)現(xiàn)Q18′、Q34′、Q49′和Q56′野生茶樹單株葉片柵海比和葉片CTR均分別在0.6和0.3以上，尤其以Q56′的柵海比和葉片CTR均值最大，分別是0.89和0.38。表明野生茶樹Q18′、Q34′、Q49′和Q56′具有一定抗旱特性。根據(jù)田間持續(xù)干旱試驗結(jié)果最終獲得Q18、Q34、Q49和Q56共4株抗旱的野生茶樹種質(zhì)資源。

4 結(jié) 論

本研究通過對貴州73個單株野生茶樹種質(zhì)資源以及其無性繁殖后代的品質(zhì)成分分析，篩選出10個野生茶樹種質(zhì)資源株系，分別為Q3、Q18、Q27、Q32、Q34、Q41、Q49、Q51、Q56和Q66。通過對10個株系的扦插苗葉片解剖結(jié)構(gòu)的抗旱性初步評價和田間持續(xù)干旱試驗結(jié)果，最終選出4個具有抗旱性能的優(yōu)質(zhì)野生茶樹種質(zhì)資源，分別為Q18、Q34、Q49和Q56，可作為貴州野生茶樹種質(zhì)資源加以利用。