大葉茶樹群體種及雜交F1代表型性狀遺傳多樣性分析及評價

摘要：為了深入研究茶樹大葉群體種及雜交F1代表型性狀遺傳多樣性，為大葉茶樹品種的選育及應用提供理論指導，以26份大葉茶樹群體種及26份雜交F1代材料為試驗對象，對其芽葉的12個表型性狀多樣性進行調查研究，并對測定結果進行主成分分析、相關性分析和聚類分析。結果表明，52份材料的表型性狀表現出豐富的多樣性和變異，其中，群體種平均變異系數達20.68%，雜交F1代材料平均變異系數為16.88%。相關性分析結果顯示，群體種66對相關性分析中有32對達到極顯著水平（Plt;0.01），6對達到顯著水平（Plt;0.05）。雜交F1代材料66對相關性分析中有53對達到極顯著水平（Plt;0.01），4對達到顯著水平（Plt;0.05）；多變量主成分分析表明，群體種的前3個主成分代表了26份材料表型多樣性84.251%的信息，雜交F1代材料的前2個主成分代表了26份材料表型多樣性81.964%的信息；聚類分析顯示，52份材料被分為了兩大類群，第1類群分為2個亞類，聚集了群體種和雜交F1代的材料；第2類群分為2個亞類，聚集的均為群體種材料。52份大葉茶樹群體種及雜交F1代材料表型遺傳多樣性豐富，變異系數大，相較于群體種，雜交F1代的遺傳特征較穩定。

關鍵詞：茶樹；群體種；F1代；表型；遺傳多樣性

中圖分類號：S571.103 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）22-0132-06

云南擁有獨特的地理氣候條件，孕育了云南茶樹種質資源的代表——大葉類茶樹（Camellia sinensis var. assamica），大葉類茶樹具有獨特的適應性和遺傳基因多樣性，是發展茶葉生產、開展茶樹育種和科學研究的物質基礎，也是研究茶樹起源及進化的活化石［1-3］。蔣會兵等比較了云南省10個地區（州、市）的野生茶樹、地方品種和選育品種（系）共830份茶樹種質資源的主要表型性狀的遺傳多樣性，結果表明，云南茶樹種質資源表型遺傳多樣性豐富［4］。尚衛瓊等利用28對SSR引物對94份大葉茶種質材料進行遺傳多樣性分析，旨在進一步了解云南大葉茶種質資源的遺傳多樣性，結果顯示，94份大葉茶種質材料遺傳多樣性豐富，聚類結果與多態性信息含量等參數值分析結果［5］一致。

雜交育種是創制新種質及發掘新變異最有效的方法，雜種優勢是否在雜交后代中充分顯現決定雜交育種是否成功，培育一個新品種要建立在對雜交后代表型性狀及遺傳規律研究的基礎上［6-8］。近年來，我國科研人員對于雜交育種及其遺傳規律的研究進行了不斷的探索，取得了一些顯著成績。羅意等鑒定評價了以碧香早為雜交親本的62個F1代優株，并對其進行主要生化成分和遺傳多樣性分析，結果表明，豐富的遺傳變異存在于62個F1代優株生化成分中，篩選出高水浸出物特異優株2個、高茶多酚特異優株16個、高氨基酸特異優株20個［9］。羅莉等以母本金萱、父本南昆山毛葉茶及其遠緣雜交F1代全同胞系66株茶樹為對象，調查了17個葉片表型性狀，計算了遺傳多樣性指數和變異系數，進行相關性分析和正態性檢驗，探究葉片表型的雜種優勢和相對遺傳力，結果表明，17個葉片表型性狀存在豐富而廣泛的遺傳變異［10］。

本研究以52份大葉茶樹群體種及雜交F1代材料為試驗對象，調查研究其芽葉表型性狀多樣性，并對測定結果進行主成分分析和聚類分析，以期了解云南大葉茶樹群體種及雜交F1代表型性狀遺傳多樣性，從中發掘出一些特異資源，為下一步優良品種選育研究提供思路和依據。

1 材料與方法

1.1 材料來源

本研究以種植于云南省勐海縣云南省農業科學院茶葉研究所科研試驗基地的26個大葉茶樹群體種以及“金萱（♀）×云茶1號（[XZ（15#]♂[XZ）]）”人工雜交F1代的26個單株材料共52份為試驗材料，試驗材料的基本信息見表1。

1.2 試驗方法

于2021年春、夏、秋三季對供試材料的芽葉性狀進行調查，并調查成熟葉片的性狀特征（冬季封園前）。以茶樹種質資源數據質量控制規范為參考，對芽葉表型的葉長、葉寬、葉面積、葉長葉寬比、1芽3葉長、1芽3葉質量、1芽2葉長、1芽2葉質量、1芽1葉長、1芽1葉質量、芽長、芽質量等12個數量性狀指標進行觀測統計［11］。

1.3 統計分析

表型性狀基本統計參數和變異系數采用Excel分析，并通過IBM SPSS Statistics 29統計軟件進行統計參數和變異系數、相關性、主成分和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 芽葉表型基本統計參數和變異系數

大葉茶樹群體種以及人工雜交F1代單株材料的統計參數和變異系數分析結果如表2所示。從表2可以看出，大葉茶樹群體種以及人工雜交F1代單株材料的12個芽葉表型性狀具豐富的遺傳多樣性，大葉茶樹群體種變異系數為8.49%～50.00%，其中，葉長葉寬比的變異系數最小，僅為8.49%，而芽質量、1芽1葉質量、1芽2葉質量和1芽3葉質量的變異較大，變異系數均超過了25%，有11個性狀的變異系數超過10%。其余性狀除1芽2葉長、葉長、葉寬、葉長葉寬比外，變異系數均為中等變異水平，在15%至25%之間。芽質量的標準差最小，葉面積的標準差最大，群體中極易出現極值個體。雜交F1代單株材料變異系數為6.33%～27.71%，其中，葉長葉寬比的變異系數最小，僅為6.33%，而1芽3葉質量和葉面積的變異較大，變異系數均超過了25%，有11個性狀的變異系數超過10%。其余性狀的變異系數均在15%～30%，為中等變異水平（除芽長、1芽1葉長、1芽2葉長、葉長、葉長葉寬比外）。芽質量的標準差最小，葉面積的標準差最大，群體中極易出現極值個體。

2.2 相關性分析

由表3可知，群體種12個芽葉性狀間的66對相關性分析中相關系數在0.85以上的有4對，相關程度極高，有32對達到極顯著水平（Plt;0.01），6對達到顯著水平（Plt;0.05）；其中，性狀間呈正向弱相關關系的有21對，呈負相關關系的有9對；雜交F1代材料12個芽葉性狀間的66對相關性分析中相關系數在0.85以上的有11對，相關程度極高，有53對達到極顯著水平（Plt;0.01），4對達到顯著水平（Plt;0.05），其中，性狀間呈負相關關系的有11對。

2.3 主成分分析

以52份材料的12個芽葉性狀為變量，以累積貢獻率≥80%為標準，確定了主成分（表4）。多變量主成分分析表明，群體種的前3個主成分代表了26份材料表型多樣性84.251%的信息，第1主成分貢獻率達52.947%，貢獻最大的是1芽2葉質量，其次是1芽3葉質量；第2主成分貢獻率為19.628%，貢獻最大的是葉面積，其次是葉長和葉寬；第3主成分貢獻率為11.676%，貢獻最大的是葉長葉寬比，其次是芽長。雜交F1代材料的前2個主成分代表了26份材料表型多樣性81.964%的信息，第1主成分貢獻率達70.060%，貢獻最大的是1芽1葉質量，其次是1芽2葉質量；第2主成分貢獻率為11.903%，貢獻最大的是負值的葉寬，其次是葉長葉寬比。

2.4 聚類結果分析

對52份材料的12個芽葉性狀進行聚類的結果表明，52份供試材料聚為兩大類（圖1）。第1類群有2個亞組，包括37份材料；第2類群有2個亞組，包括15份資源。第1類群聚集了群體種和雜交材料，而第2類群聚集的均為群體種材料。2個類群葉長葉寬比、1芽2葉質量、1芽1葉質量和芽質量相對一致；葉寬、1芽3葉質量、1芽3葉長、1芽2葉長、1芽1葉長和芽長差異不明顯；葉長和葉面積差異較大，尤其是葉面積差異最大，第1類群的葉面積比第2類群低57.5%，且第2類群聚集的材料葉面積和葉長葉寬比、葉長、葉寬、1芽3葉長、1芽3葉質量、1芽2葉長、1芽2葉質量、1芽1葉長、1芽1葉質量、芽長、芽質量等12個性狀的觀測值均超過了第1類群。

3 討論與結論

遺傳多樣性研究最直接的方法是對表型遺傳多樣性進行研究，是評價植物種質資源的一個重要手段［12-13］。本研究通過分析26份大葉茶樹群體種及26份雜交F1代材料的表型多樣性，結果表明，供試材料的表型性狀表現出豐富的多樣性和變異，其中，群體種平均變異系數達20.68%，雜交F1代材料平均變異系數為16.88%，從變異系數看，群體種的芽質量具有最大的變異系數，雜交F1代1芽3葉質量的變異系數最大，說明這2個性狀分別在群體種和雜交種各性狀中的變異程度最大，葉長葉寬比的變異系數在群體種和雜交F1代各性狀中都是最小的，說明葉長葉寬比的變異程度較小，相較于群體種，雜交F1代的遺傳特征較穩定。這與丁洲等對于不同地區茶樹群體種種群表型性狀的研究［14］略有不同，可能與所選材料的來源地不同有關。

通過相關性分析發現，12個表型性狀之間不是相互獨立的，群體種12個芽葉性狀間的66對相關性分析中相關系數在0.85以上的有4對，分別是葉長與葉面積、葉寬與葉面積、1芽1葉長與1芽2葉長、芽長與1芽1葉長；而雜交F1代12個芽葉性狀間的66對相關性分析中相關系數在0.85以上的有11對，分別是葉寬與葉面積、葉長與葉面積、葉長與葉寬、1芽2葉質量與1芽3葉質量、1芽2葉長與1芽3葉長、1芽1葉質量與1芽3葉質量、 1芽1葉質量與1芽2葉質量、1芽1葉長與1芽2葉長、芽質量與1芽1葉質量、芽長與一芽而葉長、芽長與1芽1葉長，說明多個數量性狀間存在著互相促進、互相制約的復雜關系。這與馮花等對不同來源地茶樹種質資源表型性狀遺傳多樣性分析的研究［15］和俞文生等對茶樹種質資源表型遺傳多樣性分析的研究結果［16］基本一致。

主成分分析法避免了重復信息的干擾，將原來個數較多而且彼此相關的指標轉化為新的個數較少且彼此獨立或相關性較小的綜合指標，而不損失或很少損失原有信息［17］。本研究采用IBM SPSS Statistics 29軟件分析了26份大葉茶樹群體種及26份雜交F1代材料的表型性狀，并對其進行了主成分分析。通過因子分析可看出，群體種的前3個主成分代表了26份材料表型多樣性84.251%的信息，高度相關因子對應的特征向量以1芽2葉質量、葉面積和葉長葉寬比性狀分量的影響較大；而雜交F1代材料的前2個主成分代表了26份材料表型多樣性81.964%的信息，高度相關因子對應的特征向量以1芽1葉質量和葉長葉寬比性狀分量的影響較大。

聚類分析把52份供試材料聚為兩大類。第1類群既有群體種也有雜交F1代材料，而第2類群聚集的均為群體種材料。由表5可知，葉面積和葉長葉寬比、葉長、葉寬、1芽3葉長、1芽3葉質量、1芽2葉長、1芽2葉質量、1芽1葉長、1芽1葉質量、芽長、芽質量等12個表型性狀的觀測值均顯示第2類群高于第1類群，尤其是第2類群的葉面積明顯大于第1類群，說明本試驗中，群體種的所有性狀數據都大于雜交種，尤其是葉面積的表現尤為突出，表明茶樹表型性狀和供試材料的來源地及選育方式有緊密聯系。這與席春奕等對四川茶樹種質資源遺傳多樣性與親緣關系的SRAP［18］及王小萍等對四川主栽茶樹品種的RAPD研究結果［19］相一致。本研究中的群體種材料都來源于云南省的當地群體種資源，說明云南省內的群體種資源之間遺傳距離較近，但也有一些群體種資源和雜交種聚集在了一起，可能是在長期的進化和演變過程中，表型性狀相互滲透的結果。

在對茶樹種質資源的變異性進行了解時，形態學標記確實是一種比較好的方法，但形態學標記也有其缺點，那就是所需周期較長，易受環境影響［20］。本試驗中發現大葉茶樹群體種和雜交F1代的表型性狀表現出了不同程度的多樣性，對于今后大葉茶樹品種的選育具有一定的價值，但要更加準確細致地了解群體種的遺傳變異狀況，僅依賴于表型性狀是遠遠不夠的，還必須在研究茶樹種質資源表型多樣性的基礎上，結合現代分子生物學和細胞生物學研究方法，與常規方法相結合，為茶樹遺傳育種提供可靠、準確和科學的依據。

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收稿日期：2023-02-10

基金項目：國家自然科學基金地區科學基金（編號：31860226）。

作者簡介：鄧少春（1984—），女，陜西鳳翔人，助理研究員，主要從事茶樹育種研究。E-mail：1006509127@qq.com。

通信作者：朱興正，碩士，高級實驗師，主要從事茶樹種植與育種研究。E-mail：28389364@qq.com。