茶树品种紫娟及其诱变后代生化成分分析和聚类分析

仝佳音，田易萍，邓少春，杨方慧，张艳梅，陈春林，汤海昆

（云南省农业科学院茶叶研究所，昆明 650205）

近年来，为了更好地保护种质资源，提高育种效率，国内外学者在作物遗传距离、生化品质、分子标记等方面做了大量的研究工作［1］。其中采用多元统计法进行遗传距离分析是应用较广的分析方法之一。根据已有的报道，对玉米、小麦、水稻、棉花等作物采用多元分析法测定与产量有关的数量性状的遗传距离，作为衡量类群间遗传差异的一种度量，在选配杂交亲本和预测杂种优势等方面均取得一定成效，但在茶树及其诱变后代的育种研究上相对较少。

紫娟是云南省农业科学院茶叶研究所选育的特异茶树品种，属于普洱茶变种［2］。不仅具有大叶种茶的优势，而且还有其独特的品质特征，具有较高的科研价值和经济价值，深受广大消费者的喜爱，为此，利用紫娟及其诱变后代这些珍贵的资源，分析紫娟及其诱变后代的主要生化成分差异，以期找出其遗传多样性规律，为将来诱变茶树育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选用云南省农业科学院茶叶研究所试验基地的茶树品种紫娟及诱变代共21份材料，为试验材料，主 要有 紫 娟（CK）、ZJ01、ZJ02、ZJ03、ZJ04、ZJ05、ZJ06、ZJ07、ZJ08、ZJ09、ZJ10、ZJ11、ZJ12、ZJ13、ZJ14、ZJ15、ZJ16、ZJ17、ZJ18、ZJ19、ZJ20；其中因无法采摘到试验检测用量而缺失的样本有：春茶5个，分别为ZJ08、ZJ09、ZJ16、ZJ18、ZJ19，夏 茶6个，分 别 为ZJ01、ZJ02、ZJ08、ZJ10、ZJ11、ZJ12，采摘标准为春夏两季一芽二叶，制备蒸青样，粉碎后检测。

1.2 方法

1.2.1 常规生化成分检测 花青素测定采用FB/LH 003—2010进行；水浸出物测定采用GB/T8305—2013进行；茶多酚测定采用GB/T 8313—2018进行；游离氨基酸测定采用GB/T 8314—2013；咖啡碱测定采用GB/T 8312—2013进行。

1.2.2 数据处理分析 遗传多样性分析有关计算原理和方法参照董玉琛等［3］的方法进行，分析过程中涉及到的计算公式为：变异系数（离散系数）CV=σ/μ，其中σ和μ分别为表型值的标准差和均值。通过计算各品种间的相似性系数，并用分层聚类法［4］对21份材料进行聚类，结合遗传距离，对品种间的相似度进行了系统评价。

2 结果与分析

2.1 紫娟及其诱变后代生化成分含量分析

由表1可知，春季紫娟诱变后代的花青素含量超过10%的有3份材料，分别为ZJ-12、ZJ-13、ZJ-15，其中诱变后的ZJ-12花青素含量超过对照紫娟；水浸出物含量超过紫娟的共有8份材料，分别为ZJ-03、ZJ-05、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-12、ZJ-13、ZJ-14、ZJ-17；茶多酚含量超过紫娟的有10份材料，分别为ZJ-03、ZJ-04、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-10、ZJ-13、ZJ-14、ZJ-15、ZJ-17、ZJ-20；游离氨基酸含量超过紫娟的有7份材料，分别为ZJ-01、ZJ-02、ZJ-04、ZJ-07、ZJ-10、ZJ-11、ZJ-12；咖啡碱含量超过紫娟的有5份材料，分别为ZJ-02、ZJ-06、ZJ-03、ZJ-12、ZJ-15。

表1 春季紫娟及其诱变后代15份材料的生化成分含量（单位：%）

由表2可知，紫娟及其诱变后代夏茶花青素的含量总体高于春茶，其中含量大于10%的有4份材料，分别为ZJ-13、ZJ-15、ZJ-17、ZJ-20；水浸出物含量超过紫娟的共9份材料，分别为ZJ-04、ZJ-05、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-09、ZJ-14、ZJ-15、ZJ-16、ZJ-17；茶多酚含量超过紫娟的有6份材料，分别为ZJ-04、ZJ-05、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-09、ZJ-15；游离氨基酸含量超过紫娟的有4份材料，分别为ZJ-07、ZJ-13、ZJ-14、ZJ-20；咖啡碱含量超过紫娟的只有1份材料，为ZJ-06。

表2 夏季紫娟及其诱变后代14份材料的生化成分含量（单位：%）

2.2 紫娟及其诱变后代生化性状的变异度分析

对紫娟及其诱变后代的生化成分含量进行统计分析，结果见表3、表4。在5个生化性状中，紫娟及其诱变后代春茶的花青素、水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱的变异系数分别为72.16%、2.98%、13.99%、29.41%、9.88%；夏茶的花青素、水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱的变异系数分别为77.86%、10.10%、6.57%、7.60%、18.64%，可以看出，春茶和夏茶都是花青素的变异系数最大，均在70%以上，这与其他的生化成分具有很大的不同，说明诱变后代在花青素这一个单一指标上就具有很高的遗传多样性。两季中的茶多酚、水浸出物、氨基酸、咖啡碱变异系数都在30%以下；春茶是水浸出物含量的变异系数最小，而夏茶则是茶多酚含量的变异系数最小。

表3 紫娟及其诱变后代春茶生化性状的变异系数（单位：%）

表4 紫娟及其诱变后代夏茶生化性状的变异系数（单位：%）

2.3 紫娟及其诱变后代系统聚类及遗传距离分析

利用变异位点对参试的21份材料进行遗传相似度的聚类分析，结果如图1，参试的21份材料可分为2个类群，第一类群包括20份材料，这20份材料又可分为3个亚群，第一亚群包括的材料有10份，为ZJ-01、ZJ-14、ZJ-02、ZJ-06等，第二亚群包括的材料有8份，为ZJ-07、ZJ-15、ZJ-11、ZJ-16等，第三亚群有1份材料，为ZJ-12；第二类群有1份材料，为ZJ-08。对比发现，第二类群的ZJ-08与第一类群样本的相似度低，第三个亚群的ZJ-12与第一、第二亚群相比相似度低，但相比ZJ-08，ZJ-12与其他群体的相似度更高一些。

图1 紫娟及其紫娟诱变后代遗传聚类图

遗传距离的范围是0～1，数字越大表示遗传距离也越远，如表5所示，ZJ-7和ZJ-15之间的遗传距离最大，达0.9以上，同时春茶和夏茶的生化成分含量中茶多酚的含量也最高，ZJ-3和ZJ-5的遗传距离大于0.8，两者茶多酚的含量也相对较高。从茶多酚含量分析，可以看出样本间的遗传距离越大，则茶多酚的含量也会相对较高，与其他4个生化性状并无必然联系。综合可知，紫娟与其诱变后代相比，其遗传距离都大于0.7，说明其遗传多样性丰富，方便之后品种的改良和选育。

表5 紫娟及其诱变后代遗传距离分析

3 小结与讨论

本研究对紫娟及其诱变后代材料进行生化成分分析，结果表明，春茶花青素含量超过紫娟的为ZJ-12，夏茶花青素含量超过紫娟的为ZJ-13、ZJ-15、ZJ-20，其中ZJ-15和ZJ-20两份材料在春茶时花青素含量比紫娟低，这可能是因为不同季节材料中的叶绿素、类胡萝卜素含量不同，导致花青素含量有差异。春茶和夏茶中水浸出物含量都超出紫娟的有ZJ-05、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-14、ZJ-17。茶多酚含量超过紫娟的有ZJ-04、ZJ-06、ZJ-07、ZJ-15，氨基酸、咖啡碱的含量都超过紫娟的分别为ZJ-06和ZJ-07，且变异较明显；特别是花青素的变异系数，春茶为72.16%，夏茶为77.86%，较水浸出物、咖啡碱、氨基酸、茶多酚的都高，由此可见，紫娟及其诱变后代的生化成分都有不同程度的变异，但是花青素的变异程度最大。另从春茶与夏茶相比可知，春茶和夏茶都是花青素的变异系数最大，相比夏茶，春茶的茶多酚和氨基酸含量的变异系数较大，特别是春茶游离氨基酸的变异系数是夏茶的3.87倍，这可能与春茶游离氨基酸含量整体偏高有关。同时也说明，5个生化性状存在一定程度的变异，且都蕴藏着丰富的遗传多样性，在后期的改良育种过程中有较大的潜力。

遗传距离是对遗传差异的一种定量描述［5］，且与杂种优势有一定的相关性［6］，因此可以利用分子标记遗传距离来预测杂种优势。杨金玲［7］利用SSR技术对164份古茶树的研究表明，164份古茶树的遗传距离在0.019～0.303，说明这些古茶树具有一定的遗传差异，遗传多样性较高；黄建安等［8］利用AFLP技术对福鼎大毫茶等多个茶树品种进行遗传多样性及亲缘关系进行研究分析，结果表明试供材料的遗传距离介于0.13～0.48；金基强等［9］则是应用ESTSSR技术对大叶乌龙等42个品种进行遗传多样性分析，结果表明，42个品种的遗传距离处于0.074～0.667；段云裳［10］分别用40、39和58对引物对乌龙茶品种（系）、红绿茶品种（系）以及无性系品种进行分析，均表现出较高的遗传多样性；本研究通过微卫星标记进行遗传多样性分析，结果表明，21个紫娟茶树诱变后代材料的遗传距离为0.558～0.962，其诱变后代的遗传多样性较高。

亲本材料的选择是茶树育种研究的重点，本研究在分析遗传距离的基础上应用主要成分分析对紫娟及其诱变后代的相似性进行判别，结果表明，5个生化成分中花青素的变异系数最大，且对5个生化成分中茶多酚的分析可见，遗传距离较远的材料茶多酚含量差异性也较大，因此，基于生化成分含量的多样性分析可以为遗传育种研究中亲本材料的选择提供一定的参考，但有待进一步的研究证实。