碧香早杂交F1代生化成分多样性分析及特异优株筛选

罗 意，雷 雨，段继华，黄飞毅，康彦凯，丁 玎，陈莹玉，李赛君

湖南省农业科学院 茶叶研究所/国家茶树改良中心 湖南分中心/农业部 茶树及茶叶加工科学观测实验站/湖南省茶树品种与种苗工程技术研究中心，湖南 长沙 410125

我国历来重视茶树品种的选育与应用，品种资源的丰富度和多样性也为世界之最[1-2]。杂交育种是茶树创造遗传变异的主要方式，也是获得新品种的重要途径[3]。茶叶中的生化成分特别是影响茶叶品质的主要生化成分，则是茶类适制性与品质优劣的物质基础[4-5]。

碧香早为福鼎大白茶×云南大叶种的人工杂交后代，内含物丰富，制红、绿茶品质兼优[6-8]，且杂交亲和力强[9]。本试验研究以从碧香早为亲本的7个杂交组合中筛选出的62个F1代优株为材料，探讨不同杂交组合间及各优株间生化成分的差异，以期筛选出优异新品系，为碧香早的创新利用及茶树新品种选育提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以碧香早、保靖黄金茶1号、金萱、龙井长叶、菊花春、铁观音、云抗10号等7个国家级或省级茶树品种为杂交亲本，根据亲本选配的一般原则[3]，选配杂交组合7个，获得631个F1后代，通过生长势、物候期、抗性等调查从中筛选出62个优株（表1）。育种试验地设在湖南省长沙县高桥镇湖南省茶叶研究所品种试验基地。

表1 参试材料基本信息Table 1 Basic information of test materials

1.2 试验方法

1.2.1 样品制作

采摘春季第1轮新梢的一芽二叶，采用微波杀青制蒸青样，用于生化成分测定。

1.2.2 生化成分测定

水浸出物、咖啡碱、茶多酚和氨基酸含量分别采用国标GB/T 8305、GB/T 8312、GB/T 8313和GB/T 8314进行测定，各生化成分的测定均为3次重复的平均值。

1.3 统计分析

采用Excel及Spss 20.0进行数据统计分析。计算遗传多样性指数（H'）前先对数量性状进行质量化处理，以每个性状级差的 1/10 为间距将各性状分为 10 个等级，表型性状的遗传多样性指数采用Shannon-Weave 指数（H'） ，计算公式为：H' = -∑PjlnP j，其中Pj为某性状第j个代码出现的频率[4]。

2 结果与分析

2.1 F1代主要生化成分含量及遗传多样性

由表2可知， 62个F1代生化成分差异较大。茶多酚含量的变化幅度为15.65% ～ 29.20%，均值为22.36%；氨基酸含量的变化幅度为3.05%～ 6.77%，均值为4.45%；咖啡碱含量的变化幅度为2.35% ～ 4.91%，均值为3.66%；水浸出物含量的变化幅度为34.00% ～ 41.61%，均值为37.04%；酚氨比的变化幅度为2.51 ～ 8.73，均值为5.38。F1代主要生化成分的变异系数最大的是酚氨比（31.11%），其次为氨基酸（23.37%），最小的是水浸出物（4.54%），说明在生化成分的改良上，氨基酸的改良潜力最大，水浸出物的改良潜力最小。

表2 F1代主要生化成分指标Table 2 Main biochemical components of F1 generation

62个F1代优株品质成分平均多样性指数为2.05%，变化范围为1.85% ～ 2.16%，具有丰富的遗传多样性。其中，氨基酸遗传多样性指数最大，为2.16，说明氨基酸含量在62个F1代中多样性广泛，包含的信息量较大；其次是茶多酚、酚氨比和水浸出物，分别为2.11、2.08和2.03；最小的是咖啡碱，为1.85。

2.2 F1代主成分分析

由7个杂交组合F1代的生化成分主成分分析可知（表3），共提取2个主成分，累计贡献率达87.050%，包含了所有性状的大部分信息。第1主成分特征值为2.942，贡献率为58.848%，对应的特征向量以酚氨比、氨基酸影响最大，为高度相关因子，其次为茶多酚，其中氨基酸的影响为负，反映的主要是酚氨比的信息；第2主成分特征值为1.410，贡献率为28.201%，对应的特征向量以水浸出物影响最大。

表3 F1代生化成分含量主成分分析Table 3 Principal component analysis of biochemical component content of F1 generation

2.3 F1代聚类分析

对以碧香早为杂交亲本F1代62个优株生化成分数据进行聚类（图1），根据聚类结果将优株分为3大类群（图1），并对各类群生化成分进行比较分析（表4）。3大类群间各生化成分差异显著，茶多酚、氨基酸、酚氨比等3大类群间均存在极显著差异；水浸出物第Ⅱ类群与第Ⅰ和第Ⅲ类群存在极显著差异；咖啡碱第Ⅲ类群与第Ⅰ和第Ⅱ类群存在极显著差异。第Ⅰ类群包括30个优株，分别来自B×H组合20个、B×X组合4个、B×Y组合2个、B×L组合1个和J×B组合3个；第Ⅱ类群包括16个优株，分别来自B×H组合11个、B×X组合2个、B×Y组合1个、J×B组合1个和T×B组合1个；第Ⅲ类群包括16个优株，分别来自B×H组合4个、B×X组合1个、B×T组合7个、B×L组合2个和T×B组合2个。

图1 62个F1代优株聚类图Figure 1 Clustering diagram of 62 F1 excellent plants

表4 不同类群的主要生化成分比较Table 4 Comparison of main biochemical components of different groups

总体比较，第Ⅱ类群生化成分含量丰富，水浸出物（38.26% ± 1.05%）、茶多酚（25.94%± 1.35%）和酚氨比（7.30 ± 0.98）平均含量最高，适制红茶；第Ⅲ类群氨基酸平均含量（5.75%± 0.67%）最高，茶多酚含量（18.36% ± 1.65%）及酚氨比（3.24 ± 0.49）平均最低，适制绿茶；第Ⅰ类群优株生化成分含量中等，酚氨比适中（6.45 ± 0.97），属于红绿茶兼制。

2.4 不同杂交组合生化成分含量

以碧香早为亲本的7个杂交组合间生化成分差异明显，部分组合在茶多酚、氨基酸、酚氨比上有显著差异，所有组合的水浸出物、咖啡碱含量无显著差异（图2）。杂交组合B×T与B×L间茶多酚含量差异不显著，但两者均与其余组合差异显著；杂交组合B×Y与B×T、B×L的氨基酸含量、酚氨比均差异显著，B×T与B×Y、B×X的氨基酸含量差异显著，B×T与B×Y、B×X、B×H的酚氨比差异显著。

图2 7个杂交组合生化成分比较Figure 2 Comparison of biochemical components of 7 hybrid combinations

2.5 特异优株筛选

参照《农作物优异种质资源评价规范——茶树》（NY/T 2031—2011）相关指标，从7个杂交组合F1代的62个优株中初步筛选出高氨基酸（≥5%）特异优株20个，占优株总数的32.26%；这20个优株分别来自除B×Y以外的6个组合，其中组合B×T和B×H优株数最多，各7个，分别占其组合优株数的100%和20%。高茶多酚（≥25%）特异优株13个，占比20.97%；这13个优株分别来自B×H、B×X、B×Y和T×B 等4个组合。高水浸出物（≥40%）特异优株2个，占优株总数的5.71%；这2个优株均来自组合B×H。优株编号为B×H19和B×H21的2个优株氨基酸和水浸出物含量均达特异资源标准。这些特异种质资源可作为选育茶树特色新品种和杂交亲本的材料（表5）。

表5 生化成分含量特异优株Table 5 Excellent plants with specific biochemical component content

3 结论与讨论

遗传多样性是新品种选育的基础，多样性指数越高，改良或选育新品种的潜力就越大。本试验通过对以碧香早为杂交亲本的62个F1代优株生化成分进行系统鉴定和评价，发现变异类型较丰富，在酚氨比和氨基酸含量上变异系数较高，说明在酚氨比和氨基酸含量上有很大的选择潜力，主要生化成分变异系数的大小顺序与广西[4]、贵州[11]等自然群体资源类似；同时，也存在较高的遗传多样性，平均指数达到2.05，除咖啡碱外，其余成分遗传多样性指数均大于2.0，说明这些生化成分的多样性指数丰富，具有较好的改良潜力。

对62个F1代优株生化成分进行主成分分析，共提取2个主成分，累计贡献率达到87.050%，能反应所提供的绝大部分信息，各主成分包含的信息具有一定的相关性，不同的成分在2个主成分中具有不同的载荷值，氨基酸与咖啡碱含量对主成分具有负载荷。以欧氏距离12为阈值将62个F1代优株分为3大类群，3大类群间茶多酚、氨基酸、酚氨比两两存在极显著差异；水浸出物第Ⅱ类群与第Ⅰ和第Ⅲ类群存在极显著差异；咖啡碱第Ⅲ类群与第Ⅰ和第Ⅱ类群存在极显著差异。第Ⅰ类群包含30个优株，各优株生化成分含量中等，酚氨比适中，属红绿茶兼制类型；第Ⅱ类群包括16个优株，各优株生化成分含量丰富，水浸出物、茶多酚和酚氨比高，多数适制红茶；第Ⅲ类群包括16个优株，氨基酸含量高，茶多酚含量及酚氨比低，适制绿茶。

组合碧香早×保靖黄金茶1号57.14%（20个）的F1代优株属于红绿茶兼制，31.43%（11个）适制红茶，11.43%（4个）适制绿茶；组合碧香早×铁观音的F1代优株全部聚于Ⅲ类，适制绿茶；组合碧香早×龙井长叶及铁观音×碧香早各66.67%（2个）的F1代优株聚于Ⅲ类，适制绿茶；组合碧香早×金萱及菊花春×碧香早的F1代优株多数聚于Ⅰ类，属于红绿茶兼制。由此可见，以碧香早为母本，铁观音和龙井长叶为父本的杂交F1代多适制绿茶，而以保靖黄金茶1号和金萱为父本的F1代多为红绿茶兼制，这可能与其亲本本身特性有关，与李赛君[10]、杨素娟[12]、黄华林[13]和陈宇宏[14]等关于铁观音、龙井长叶、金萱、保靖黄金茶1号的适制性相符。

本试验通过系统鉴定评价，初步筛选出一批生化成分特异的组合及优株。其中以碧香早和铁观音为亲本的正反交后代均为特异优株（100%）；其次为组合碧香早×保靖黄金茶1号（45.71%），且其后代中有2个优株（B×H19和B×H21）在氨基酸和水浸出物含量上均达特异资源标准。这些特异资源的筛选可为特色茶树新品种选育及茶叶精深加工提供材料。由于茶树结实率低，亲本亲和力差异大，导致本试验研究中有几个组合后代数量偏少，不能完全评价杂交组合及其优株情况。因此，今后将进一步扩大这几个杂交组合后代数量，对以碧香早为亲本的杂交后代及其组合开展更深入研究，以探明主要生化成分的遗传规律，筛选出更多优势组合。