凤凰单丛资源的生物学性状多样性分析

王丽媚，谢沛娟，孙彬妹，刘少群

（华南农业大学 园艺学院，广东 广州 510642）

凤凰单丛是广东省名优乌龙茶主要代表之一，同时也是国家地理标志保护产品[1]。潮州潮安县凤凰镇是凤凰单丛的产地，气候温和，雨量充沛，自然条件得天独厚，孕育了数量繁多、类型丰富的茶树种质资源。单丛是从凤凰水仙群体中分离、选育的优异单株及其培育出来的品种、品系和株系[2]。凤凰单丛茶树品种繁多，其中以杏仁香型、黄栀香型、芝兰香型等七大香气品系广受大众的喜爱。20世纪九十年代，本地茶叶学者对凤凰单丛做过调查，但主要以感官审评为主的香气鉴定为单丛茶分类[3]，没有对凤凰单丛的基本生物学性状进行分析与整合，尽管目前DNA分子标记或者DNA分子指纹图谱已经广泛应用在茶树资源的鉴定和分类中[4-6]，但是由于检测技术复杂繁琐且茶树品种指纹图谱唯一性较差，分类结果存在一定局限性，因此亟待需要一种客观、有效的分类鉴定方法。

生物学性状的鉴定和描述是最简便易行的方法，同时也是种质资源研究最基本的方法和途径，生物学性状的数据是种质分类不可或缺的重要依据之一[7-9]。聚类分析在水稻[10]、棉花[11]、花生[12]、辣椒[13]、西瓜[14]等作物种植资源分类上都有广泛的应用，对于科学评价品种资源好坏的真实性具有较好的效果，但是在茶树特别是凤凰单丛上的分类和鉴定缺少报道。本研究利用聚类分析对其12个主要生物学性状进行分析，以期解开品系之间的相关性与特征规律，为优良凤凰单丛茶树品种的选育及开发利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以常用的31个凤凰单丛品系为研究对象（表1）。1个特早芽品系（白叶），10个早芽茶树品系（红心肉桂、碑头、玉兰、苦种、黄棪、早种、乌龙、赤叶、桂花、夜来香），18个中芽茶树品系（锯朵、八仙、大乌叶、宋种、柚花、蜜兰、通天香、塌堀后、群体、红蒂、兄弟、柿叶、芝兰、茉莉、水仙、黄枝香、姜母、香杏），2个迟芽茶树品系（鸭屎和贡香）。

1.2 方法

调查时间为2015年3月至2016年5月。参照陈亮等[15]编著《茶树种植资源描述规范和数据标准》，对潮州单丛茶树的叶长、叶宽、叶脉对数、花瓣数、花柱长度、柱头开裂数、果皮厚度、叶色、叶形、花柱裂位、叶齿锐度、叶齿密度、叶齿深度进行测量，并对生物性状如叶色、开裂程度、叶形给予数据化赋值，如表2所示，应用EXCEL对12个基本生物性状的采集数据进行标准化处理，利用SPSS18软件对所有的数据进行基本统计分析与主成分分析，聚类分析采用离差平和法，距离为欧式距离。

表1 31个凤凰单丛茶树品系资源及编号Table 1 Numbering of 31 Phoenix single bundle tea plant resources

表2 生物学性状选取及测量Table 2 Selection and measurement of biological characters

2 结果与分析

2.1 性状分析

对31个凤凰单丛品系的12个生物学性状进行基本统计分析，如表3所示。结果表明，凤凰单丛茶树资源的主要性状之间存在较大的差异，不同性状在不同材料间表现出不同结果。另外从表3得知，数量性状的变异系数最大是叶齿密度（50.56%），其次为叶齿深度（48.54%），变异系数最小是柱头开裂数（4.85%），其中质量性状的变异性状都比较均匀，基本集中在15%左右。

表3 主要生物学性状的统计分析结果Table 3 Results of statistical analysis of main biological characters

2.2 相关性分析

对31个不同品系的凤凰单丛的主要生物学性状进行相关矩阵分析，如表4所示。结果表明，叶长与叶宽、叶形成显著正相关；而叶形与叶宽成显著性负相关；叶色与花柱长度成显著性负相关；叶齿锐度与叶齿深度成极性显著性负相关。

2.3 主成分分析

主成分分析是能够清晰地解释群体方差的主要来源依据，以利于更好地分析研究群体。对31个凤凰单丛品系的12个主要生物学性状进行主成分分析，如表5所示。结果表明，前5个主成分累计贡献率在71.38%，第1主成分贡献率是17.57%，对应特征向量中贡献最大的是叶齿密度。第2主成分的贡献率在16.26%，对应特征向量中贡献最大的是花柱长度，其次是叶长，第3、4、5主成分累计贡献率分别是12.85%、12.74%、11.96%，对应特征向量贡献分别是叶齿锐度、柱头开裂数和叶脉对数影响作用最大。

2.4 聚类分析

根据12个生物学性状对31个凤凰单丛品系进行了聚类分析，在平均欧式距离为22处将31个品系分为4大类，如图1所示。第一类是品系21，叶长、叶宽偏小，即叶子较小，叶形呈长椭圆形；第二类是品系15，其叶长叶宽在31个品系中最大，叶齿锐度小，稀疏，浅；第三类是25号和19号；第四类有27个品系，其中包含3个亚类，第一亚类包含3、12和1号品系，表现为柱头开裂数偏多，叶齿密度稀疏；第二亚类包含4个品系，其中有4、31、23和8号品系，表现为叶齿深度为深，叶形为长椭圆形，第三亚类有20个品系，其中有18、27、5、6、11、14、20号，表现为叶齿为锐，叶密度较稀，叶色较深；6、16、22、28、2、7、17、30、24、29、13、10和26号品系叶齿为钝，叶齿较深。从聚类分析的结果可以看出，综合性状的聚类与几种不同性状组合聚类的结果明显不同，各类群内只有被聚类的性状表现才比较一致，仅个别有差异，结果更具合理性。

表4 12个生物性状的相关矩阵分析Table 4 Correlation matrix analysis of 12 biological characters

表5 生物学性状的主成份分析Table 5 Analysis of the main components of biological traits

图1 凤凰单丛品系生物学性状的聚类分析Fig.1 Clustering analysis of biological traits of Phoenix single cluster

3 讨论

本研究对31个凤凰单丛品系进行聚类，得到变异系数在0.05～0.51之间，变幅0.46，说明品系之间具有较宽的遗传基础，不同海拔高度的凤凰单丛品系的茶树因接受光照、水分和温度等不同，造就了品系间性状的多样性；但在平均欧式距离为22处，绝大部分资源又聚类在一起，说明品系之间亲缘关系较近。通过相关性分析，了解性状存在较高的关联性，改变其中一个性状的特性，意味着与之关联度较高的性状也会随之改变，如乌龙的叶长短、叶宽窄，即叶子较小，叶形呈椭圆形。凤凰单丛主要以香气型归类，然而本研究中并没有归类在一起，如八仙、大乌叶、蜜兰、通天香、兄弟、早种和夜来香归为一类，所以凤凰单丛种间亲缘关系和香味类型没有必然联系，这与前人研究一致[16]。凤凰单丛受到栽培气候、地理位置等诸多环境条件影响，相互渗透，在进化上具有较高的同源性，因此为了保证凤凰单丛种质的优良品质，应结合凤凰单丛品系生物学性状和遗传背景信息进行研究，更科学的选育具有杂种优势、综合性状好的优良品系。

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