四川地方中小叶茶树资源的表型遗传多样性

谢文钢，李晓松，李 伟，唐 茜

(四川农业大学 园艺学院，四川 成都 611130)

茶树种质资源，又称遗传资源、品种资源、基因库等，包括野生茶树、地方品种、选育品种、引进品种、品系等[1]。四川茶树品种资源分布广，类型多，主要茶树资源有四川中小叶群体种、古蔺牛皮茶、荥经枇杷茶、崇州枇杷茶、南江大叶茶等[2-4]。其中，四川中小叶群体种分布广，且栽培面积最大，是四川重要的茶树种质资源。为助推茶产业转型升级，四川省委、省政府高度重视茶树种质资源保护和新种质创制。如何有效地利用优质、特异资源选育茶树良种，是目前茶树育种工作者亟待解决的问题。

植物的表型性状是基因和环境共同作用形成的结果，是农艺性状鉴定的重要依据之一，广泛应用于种质资源鉴定、表型变异和多样性分析等研究[5-7]。近年来，各种DNA分子标记应用于茶树资源的遗传多样性、鉴定和分类研究[8-11]，但表型性状具有直接性、简便性、与育种目标和生产联系紧密等优点[12]，仍是种质资源研究的一种有效手段。历经10多年的努力，四川农业大学茶树育种团队在名山、青川、北川、沐川、邛崃等产茶县(区)收集、保存了536份茶树品种的资源材料。本研究选取其中具有代表性的109份资源材料为研究对象，对其植株、叶片、新梢和花等30个表型性状进行统计分析，研究其遗传多样性。旨在了解其形态多样性和育种潜力，并为挖掘特异茶树资源，建立核心茶树资源圃，选育高产、优质和特色茶树品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料取自四川省茶树种质资源圃。供试材料为四川农业大学茶树育种团队和名山茶树良种繁育场从四川名山区、沐川县、荥经县、北川县、青川县等产茶区(县、市)收集的四川中小叶群体种单株，经扦插繁育后移栽的株系，共有109份(表1)。

表1109份茶树资源材料的名称与原产地

Table1109 tea resources information and origins

编号No.名称Name树型Treetype树姿Treepose原产地Origin编号No.名称Name树型Treetype树姿Treepose原产地Origin1名山03Mingshan 03AHO名山区城西镇Chengxi Town, Mingshan District56沐川02Muchuan 02SAHO沐川县新凡乡Xinfan Township, Muchuan County2名山13Mingshan 13SU名山区红星镇Hongxing Town, Mingshan District57沐川01 Muchuan 01SHO沐川县新凡乡Xinfan Township, Muchuan County3名山07Mingshan 07SHO名山区红岩乡Hongyan Township, Mingshan District58沐川03Muchuan 03SHO沐川县新凡乡Xinfan Township, Muchuan County4名山01Mingshan 01SHO名山区前进乡Qianjin Township, Mingshan District59沐川04Muchuan 04SO沐川县建和乡Jianhe Township, Muchuan County5名山02Mingshan 02SHO名山区前进乡Qianjin Township, Mingshan District60沐川05Muchuan 05SHO沐川县建和乡Jianhe Township, Muchuan County6名山12Mingshan 12SU名山区蒙顶山Mengding Mountain, Mingshan District61沐川06Muchuan 06SHO沐川县建和乡Jianhe Township, Muchuan County7名山10Mingshan 10SO名山区蒙顶山Mengding Mountain, Mingshan District62洪雅06Hongya 06SAU洪雅县汉王乡Hanwang Township, Hongya County8名山03Mingshan 03SHO名山区蒙顶山Mengding Mountain, Mingshan District63洪雅04Hongya 04SHO洪雅县汉王乡Hanwang Township, Hongya County9名山05Mingshan 05SHO名山区蒙顶山Mengding Mountain, Mingshan District64洪雅05Hongya 05SHO洪雅县汉王乡Hanwang Township, Hongya County10名山06Mingshan 06SHO名山区蒙阳镇Mengyang Town, Mingshan District65洪雅07Hongya 07SHO洪雅县汉王乡Hanwang Township, Hongya County11名山11Mingshan 11SHO名山区蒙阳镇Mengyang Town, Mingshan District66洪雅01Hongya 01SHO洪雅县中山乡Zhongshan Township, Hongya County12名山14Mingshan 14SHO名山区蒙阳镇Mengyang Town, Mingshan District67洪雅02Hongya 02SHO洪雅县中山乡Zhongshan Township, Hongya County13名山15Mingshan 15SHO名山区蒙阳镇Mengyang Town, Mingshan District68洪雅03Hongya 03SHO洪雅县中山乡Zhongshan Township, Hongya County14名山04Mingshan 04SO名山区新店镇Xindian Town, Mingshan District69邛崃01Qionglai 01SHO邛崃市平乐镇Pingle Town, Qionglai County-level city

续表1

续表1

A，乔木型；S，灌木型；SA，小乔木型；O，开张；HO，半开张；U，直立。下同。

A， Arbor; S， Shrub; SA， Small arbor; O， Open; HO， Half open; U， Upright. The same as below.

1.2 研究方法

1.2.1 试验区概况

试验在四川省雅安市名山区中锋乡国家茶树良种繁育场(103°12′E，30°12′N)进行。该地平均海拔高度760 m，年均日照时数1 018 h，年均气温15.4 ℃，年无霜期298 d，年降水量1 500 mm左右，属亚热带季风性湿润气候。茶树种植方式为大行距1.5 m，小行距0.4 m，株距0.2 m，茶树树龄均为8年生，单株种植，常规管理。

1.2.2 表型性状观测

春季、秋季随机选取植株、新梢、成熟叶片、花的表型性状(24个描述型性状和6个数值型性状)进行调查统计，以此分析109份供试茶树资源的表型性状遗传多样性[13]。所选取性状均按照NY/T 2422—2013《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 茶树》[14]要求进行观测，每份材料的表型性状观测15次，详细编码处理见表2。

1.3 数据分析

对描述型性状如树型、1芽2叶期2叶颜色、叶片绿色程度、花瓣颜色等予以数量化赋值(表2)。形态性状的遗传多样性指数采用Shannon-Wiener指数H′[15-16]。利用SPSS统计软件进行主成分分析，运用NTsys软件计算遗传距离，用MEGA 6.06软件按UPGMA(非加权配对算术平均法)遗传距离进行聚类分析并构建树状聚类图[17]。

2 结果与分析

2.1 形态性状变异与多样性

树型、树姿、芽叶色泽、芽叶茸毛、叶片大小、叶色和叶尖可作为茶树品种分类的依据[18-19]。由表3可知，描述型性状的变异系数为6.74%～119.51%，平均为36.97%，其中，以花萼外部花青甙显色最大(119.51%)，其次为花萼外部茸毛和树型，分别为70.83%和57.45%；花瓣颜色的变异系数较小(6.74%)。而109份供试材料均表现芽有茸毛、叶柄基部无花青甙显色和子房有茸毛。其余21个描述型性状的多样性指数为0.05～1.07，其中，1芽1叶始期性状的多样性指数最大，而花萼外部茸毛和花瓣颜色的多样性指数最小。多样性指数≥1.0的性状有1芽1叶始期、1芽2叶颜色、叶片形状、先端形状，表现出了丰富的遗传变异。

表2 描述型性状指标与赋值标准

Table2Descriptive traits and assignment criterion

序号No观测部位Observedpart形态性状Morphologicaltraits记录标准Criterion for documenting1植株PlantGP弱Weak,3;中Medium,5;强Strong,72TT灌木Shrub,1;小乔木Small arbor,3;乔木Arbor,53TP直立Upright,1;半开张Half open,3;开张Open,54BD稀Rare,3;中Medium,5;密Dense,75新梢FLS早Early,3;中Middle,5;晚Late,76New shootSLC白色White,1;黄绿色Yellow green,2;浅绿色Light green,3;中等绿色Medium green,4;紫绿色Violet green,57SP无Absent,1;有Exist,98SPD稀Rare,3;中Medium,5;密Dense,79LBAC无Absent,1;有Exist,910TLL随机测15个春茶1芽3叶长,取平均值Average length from 15 three leaves per bud randomly sampled11叶片LL随机测15个成熟叶片长,取平均值Average length from 15 mature leaves randomly sampled12Mature leafLW随机测15个成熟叶片宽,取平均值Average width from 15 mature leaves randomly sampled13LS披针形Lanceolate,1;窄椭圆形Narrow ellipse,2;中等椭圆形Medium oval,3;阔椭圆形Broad elliptical,414LG浅Shallow,3;中Medium,5;深Deep,715TS内折Inner fold,1;平flat,2;背卷Back roll,316LS无或弱No or weak,1;中Medium,2;强Strong,317LA钝Blunt,1;急尖sharp,2;渐尖acuminate,318LM无或弱No or weak,1;中Medium,2;强Strong,319LS无或弱No or weak,1;中Medium,2;强Strong,320LB楔形wedge,1;钝Blunt,2;近圆形Near circular,321花FlowerPL随机测15个花梗长度,取平均值Average pedicel length from 15 flowers randomly sampled22CP无Absent,1;有Exist,923CAC无Absent,1;有Exist,924CD随机测15个花冠直径,取平均值Average corolla diameter from 15 flowers randomly sampled25PC浅绿色Light green,1;白色White,2;粉红色Pink,326OP无Absent,1;有Exist,927OPD稀Rare,3;中Medium,5;密Dense,728SL随机测15个花柱长度,取平均值Average length of 15 style length29SCL低Low,3;中Medium,5;高High,730PSRH低于Lower,1;等高Equal,3;高于Higher,5

GP，生长势；TT，树型；TP，树姿；BD，分枝密度；FLS，1芽1叶始期；SLC，1芽2叶期2叶颜色；SP，芽茸毛；SPD，芽茸毛密度；LBAC，叶柄基部花青甙显色；TLL，1芽3叶长度；LL，长度；LW，宽度；LS，形状；LG，绿色程度；TS，横切面形态；LS，上表面隆起；LA，先端形状；LM，边缘波折程度；LS，边缘锯齿；LB，基部形状；PL，花梗长度；CP，花萼外部茸毛；CAC，花萼外部花青甙显色；CD，花冠直径；PC，花瓣颜色；OP，子房茸毛；OPD，子房茸毛密度；SL，花柱长度；SCL，花柱分裂位置；PSRH，雌蕊相对于雄蕊高度。下同。

GP， Growth potential; TT， Tree Type; TP， Tree pose; BD， Branch density; FLS， First leaf stage; SLC， Second leaf color; SP， Shoots pubescence; SPD， Shoots pubescent density; LBAC， Leaf base anthocyanin colouring; TLL， Three leaf length; LL， Leaf length; LW， Leaf width; LS， Leaf shape; LG， Leaf green; TS， Transection shape; LS， Leaf surface; LA， Leaf apex; LM， Leaf margin; LS， Leaf serration; LB， Leaf base; PL， Pedicel length; CP， Calyx pubescence; CAC， Calyx anthocyanin colouring; CD， Corolla diameter; PC， Petal color; OP， Ovary pubescence; OPD， Ovary pubescence density; SL， Style length; SCL， Style cracking location; PSRH， Pistil stamen relative height. The same as below.

表4表明，供试材料数值型性状的变异系数为11.84%～21.14%，平均为15.82%，其中，花柱长度最大，花梗长度次之，1芽3叶长度最小。供试材料数量性状多样性指数差异较大，介于0.77～2.08，平均为1.84，其中1芽3叶长多样性指数最大(2.08)，花柱长度则最小(0.77)。除花柱长度之外，其他数量性状的遗传多样性指数均大于2。这些结果说明109份供试材料的1芽3叶长度、叶长、叶宽、花梗长度和花冠直径等数值型性状也呈现出明显的遗传多样性。

2.2 表型性状的主成分分析

对供试四川中小叶茶树资源的30个形态性状进行主成分分析(表5)，以特征值大于1为标准提取主成分，前12个主成分累积贡献率达到了71.14%，特征值总和为19.21。其中，第1主成分的特征值为2.85，贡献率为10.56%，主要反映树型、叶片形状、花梗长度的影响；第2主成分的特征值为2.59，贡献率为9.60%，主要反映成熟叶片长度、宽度的影响；第3主成分的特征值为2.14，贡献率为7.93%，主要反映树姿、花冠直径和雌蕊相对于雄蕊高度的影响；第4主成分的特征值为1.73，贡献率为6.40%，主要反映生长势、1芽1叶始期和叶片绿色程度的影响；第5主成分特征值为1.56，贡献率为5.76%，主要反映花萼外部茸毛和花柱长度的影响；第6主成分特征值为1.45，贡献率为5.37%，主要反应叶片形状、叶片宽度和基部形状的影响。

根据贡献率的大小从这12个主成分中得出所选择的30个形态性状能反映茶树种质资源的大部分信息，贡献率较大的为叶片长度、叶片宽度、叶片形状、花梗长度、花冠直径、雌蕊相对于雄蕊高度、树型、树姿、叶片先端形状等性状。这些主要性状是造成四川中小叶茶树群体种表型性状差异的主要因素，可作为重点观测的性状，为今后杂交育种的亲本选择提供参观依据。

表3 描述型性状统计分析结果与多样性指数

Table3Descriptive statistical analysis results and diversity index

性状Character最小值Minimum最大值Maximum平均值Mean标准差SD变异系数CV/%H′GP3.007.004.151.3632.820.94TT1.005.001.250.7257.450.39TP1.005.002.930.9331.810.67BD3.007.005.811.4124.280.96FLS3.007.004.661.5533.201.07SLC2.005.003.340.8725.991.06SPD3.007.004.891.2325.170.92LS1.003.002.000.7135.681.04LG3.007.006.370.9715.260.66TS1.003.001.620.7445.580.99LS1.003.001.950.6231.900.93LA1.003.002.170.7433.941.05LM1.003.001.490.5537.250.79LS1.005.003.551.1933.490.87LB1.003.001.260.4636.590.60CP1.009.001.070.7670.830.05CAC1.009.002.823.37119.510.53PC1.002.001.980.136.740.09OPD3.007.005.831.0918.780.79SCL3.007.005.411.4326.410.24PSRH1.005.003.431.1633.710.86

SD， Standard deviation; CV， coefficient of variation. The same as below.

表4 数值型性状统计分析结果与多样性指数

Table4Statistical analysis results and diversity index of numeric characters

性状Character最小值Minimum最大值Maximum平均值Mean标准差SD变异系数CV/%多样性指数H′TLL7.9014.2010.811.2811.842.08LL6.8913.6210.711.3412.472.05LW2.716.084.480.6213.842.05PL0.601.641.070.2220.362.04CD2.184.523.200.4915.252.04SL0.600.981.070.8321.140.77

表5 形态性状主成分分析

Table5Principal component analysis of morphological character

性状Character成分Component123456789101112PG0.070.39-0.220.440.12-0.170.02-0.17-0.090.050.050.35TT0.540.10-0.20-0.090.01-0.37-0.27-0.16-0.070.180.10-0.32TP-0.40-0.140.410.230.180.280.13-0.190.22-0.35-0.03-0.03BD-0.03-0.18-0.330.000.270.020.170.46-0.36-0.03-0.400.17FLS-0.170.440.040.470.280.02-0.170.200.260.100.25-0.06SLC0.300.27-0.260.030.11-0.230.530.150.06-0.14-0.010.07SPD-0.14-0.40-0.19-0.410.230.11-0.350.240.290.08-0.16-0.03TLL0.180.38-0.21-0.380.32-0.09-0.160.090.10-0.230.040.11LL-0.010.800.16-0.250.030.06-0.050.030.000.08-0.170.03LW0.190.710.04-0.200.090.430.030.04-0.03-0.16-0.01-0.09LS0.560.02-0.220.09-0.030.480.23-0.090.02-0.080.19-0.14LG-0.380.19-0.070.460.26-0.190.070.32-0.180.150.15-0.26TS0.400.14-0.260.16-0.180.35-0.21-0.26-0.010.130.080.35LS0.41-0.08-0.180.350.030.19-0.360.25-0.23-0.06-0.11-0.19LA-0.430.210.210.15-0.420.030.000.050.090.40-0.260.14LM0.37-0.150.030.37-0.16-0.190.28-0.240.180.02-0.29-0.27LS0.16-0.510.310.120.12-0.07-0.160.00-0.37-0.070.300.28LB0.07-0.37-0.320.030.360.410.30-0.21-0.050.22-0.23-0.10PL0.47-0.090.460.22-0.150.090.000.390.03-0.330.060.08CP-0.03-0.020.38-0.020.470.320.02-0.02-0.060.450.23-0.17CAC0.04-0.34-0.29-0.14-0.02-0.040.200.200.500.110.410.13CD0.41-0.040.420.03-0.230.230.040.370.150.30-0.150.19PC-0.530.05-0.230.080.120.140.18-0.07-0.07-0.070.080.30OPD-0.250.070.36-0.35-0.190.080.24-0.02-0.39-0.090.17-0.21SL0.37-0.030.40-0.150.39-0.210.00-0.27-0.160.18-0.080.28SCL0.340.070.14-0.230.00-0.190.450.19-0.040.250.170.03PSRH0.22-0.010.470.100.48-0.20-0.01-0.080.31-0.15-0.260.02特征值Egienvalue2.852.592.141.731.561.451.341.241.171.091.051.01贡献率10.569.607.936.405.765.374.964.574.334.023.883.75Contribution rate/%累积贡献率Accumulative10.5620.1628.0934.4940.2645.6350.5855.1659.4963.5167.3971.14contribution rate/%

2.3 表型性状的聚类分析

相似系数聚类分析结果(图1和图2)表明，供试材料大致分为8个类群。第Ⅰ、Ⅱ类群都只包含1份材料，分别是北川05和安县05，北川05的特殊性状表现为边缘锯齿深，基部形状为钝，安县05则表现为树姿直立型，叶缘波折程度无。第Ⅲ类群有3份材料，分别是邛崃05、长宁01、旺苍05，性状表现为分枝密度较稀，芽叶茸毛密度为密，1芽3叶长度较长，叶片面积较大。第Ⅳ类群有8份材料，分别是兴文05、名山08、长宁03、沐川06、安县04、天全07、邛崃06、洪雅05，性状表现为树型灌木型，叶片基部形状为楔形，花柱长度较长。第Ⅴ类群有5份材料，分别是长宁04、长宁06、安县07、兴文01、名山13，性状表现为树姿半开张，叶片上表面隆起程度中，先端形状为急尖，上表面隆起程度中，芽叶茸毛中。第Ⅵ类群包括11份材料，分别是雨城03、荥经05、南江02、长宁05、青川02、名山05、长宁02、名山09、名山06、雨城05、青川03，表现为边缘波折程度无或弱，子房茸毛密，叶柄基部花青甙不显色。第Ⅶ类群包括31份材料，主要性状表现为树型灌木，花梗长度较短，1芽3叶长度中等。第Ⅷ类群包括了49份材料，大部分材料都被聚到了这个类群，主要现在表现为树型属灌木，叶片绿色程度中，雌雄蕊高度比属中。通过分析得出，各地茶树材料都具有较丰富的表型多样性。表型性状聚类结果与类群中材料的来源并没有直接关系。

图1 基于形态性状的UPGMA聚类图Fig.1 UPGMA dendrogram based on morphological character

3 结论与讨论

3.1 四川中小叶茶树群体种表型性状分析

表型性状(形态性状)的鉴定和描述是茶树种质资源研究最基本的研究方法和途径，是种质资源分类不可缺少的重要依据之一[20-21]。本研究所选用109份四川中小叶茶树群体资源材料的30个表型性状中只有3个是相对稳定的性状，其余27个性状均表现出不同程度的遗传分化。总体来看，供试的四川中小叶群体种茶树生长势较强，多属灌木型，树姿多半开张，发芽较早，1芽2叶多为中绿，茸毛中等；叶柄花青甙不显色，成熟叶面隆起偏中，叶片多内折，叶尖多急尖和渐尖，叶缘波折弱，锯齿深度中，叶基多楔形；花萼无茸毛，花萼外部花青甙少数显色，花瓣白色，多为中型花，子房有茸毛且较密，柱头分裂中高且较短，雌雄蕊高度比多为等高。

表型性状的变异系数和多样性指数平均分别为32.27%和0.98，其中，描述型性状的变异系数和多样性指数为36.97%和0.74，数值型性状的变异系数和多样性指数为15.82%和1.84。多样性指数高于李慧[22]研究的四川南江大叶茶(多样性指数0.73)，也高于葛立雯等[23]研究的贵州姑菁野生茶(多样性指数0.66)和张小琴等[24]研究的贵定鸟王种(多样性指数0.68)。根据上述分析可以推论，四川中小叶茶树群体种质资源的表型性状类型较为丰富，类型较多，存在较高的遗传多样性，因此，有较高的育种潜力。

A，一芽二叶新梢；B，一芽三叶新梢；C，成熟叶片。A， 1 bud 2 leaves; B， 1 bud 3 leaves; C， mature leaves.图2 八个类型茶树种质资源代表材料的特征性状Fig.2 Character traits of representative materials of eight types of tea germplasm resources

3.2 四川中小叶茶树群体表型性状主成分分析

主成分分析能够较好地解释群体差异的主要来源，从而获得影响差异的重要性状并简化研究性状，以利于更好地研究群体[25]。本研究入选的12个主成分因子的累积贡献率达到了71.14%，特征值总和为19.21。30个表型性状可简化成12个综合指标，能够反映供试茶树的大部分信息。各主成分所包含的信息具有一定的相关性，且不同的主成分具有明显不同的载荷值。贡献率较大的叶长、叶宽、1芽3叶长、花冠直径、花梗长度、1芽2叶期2叶颜色、叶片形状、先端形状、树型、基部形状、雌蕊相对于雄蕊高度、横切面状态、叶片绿色程度等，这些性状是造成四川中小叶茶树群体表型性状差异的主要因素，可根据这些表型性状特征来收集、保存和鉴定茶树种质资源，并为核心种质库的构建提供一些参考。

3.3 四川中小叶茶树群体表型性状聚类分析

本文利用MEGA 6.06，依据茶树的30个表型性状进行聚类分析，将109份供试材料分为8个类群，表型性状相似的茶树资源聚在一起。由于北川05(边缘锯齿深，基部形状为钝)和安县05(树姿直立型，叶缘波折程度无)相对于其他材料具有特殊的性状表现，这2份材料被单独的聚在了第Ⅰ和第Ⅱ类群。聚类结果显示，部分原产地相同的材料没有被聚在一起，而不同来源地的材料聚在了同一类群，说明四川各产茶县区的茶树表型性状差异较大，遗传多样性较丰富，使聚类结果与供试材料的原产地关系较小，这与段志芬等[26]的研究结果相一致。