石玉濤, 鄭淑琳, 王飛權(quán), 陳榮冰, 李遠(yuǎn)華, 張渤, 王涵, 林立

(1.武夷學(xué)院茶與食品學(xué)院, 茶葉福建省高校工程研究中心, 福建 武夷山 354300; 2.武夷學(xué)院生態(tài)與資源工程學(xué)院, 福建 武夷山 354300)

武夷山是世界烏龍茶和紅茶發(fā)源地，閩北烏龍茶主產(chǎn)區(qū)，有“茶樹品種王國(guó)”之稱，武夷巖茶馳名中外[1]。武夷名叢是武夷山茶區(qū)獨(dú)特自然環(huán)境中孕育出的特色茶樹種質(zhì)資源，其生物學(xué)性狀各異，所制成的武夷巖茶品質(zhì)也各具特點(diǎn)，是武夷巖茶新品種選育的重要材料[2]。武夷“四大名叢”白雞冠[Camelliasinensis(L.) O. Kuntze cv. Baijiguan]、水金龜[Camelliasinensis(L.) O. Kuntze cv. Shuijingui]、半天妖[Camelliasinensis(L.) O. Kuntze cv. Bantianyao]、鐵羅漢[Camelliasinensis(L.) O. Kuntze cv. Tieluohan]和肉桂[Camelliasinensis(L.) O. Kuntze cv. Rougui]、大紅袍[Camelliasinensis(L.) O. Kuntze cv. Dahongpao]等茶樹良種均是從武夷名叢中選育出來的優(yōu)秀代表。然而，隨著茶產(chǎn)業(yè)向集約化方向發(fā)展，福建水仙、肉桂等少數(shù)幾個(gè)茶樹品種在武夷山茶區(qū)大面積推廣，武夷名叢的種植面積越來越小，造成茶樹種質(zhì)資源多樣性和品種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)日益耗失、茶樹的遺傳基礎(chǔ)變窄、生產(chǎn)季明顯的“采制洪峰”等問題。近年來，在當(dāng)?shù)卣筒枞说呐ο?，?shù)百份武夷名叢逐步被收集并建圃保存，武夷名叢的科學(xué)鑒定評(píng)價(jià)和發(fā)掘利用工作亟待開展[3]。因此，系統(tǒng)地開展武夷名叢種質(zhì)資源的分析鑒定評(píng)價(jià)，對(duì)武夷名叢種質(zhì)資源的保護(hù)和開發(fā)利用以及武夷山茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

礦質(zhì)元素不僅是茶樹生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且是茶葉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要表現(xiàn)。礦質(zhì)元素在人體中具有重要的生理功能，對(duì)維護(hù)人體健康具有重要作用[4]。研究表明，烏龍茶中含有豐富的礦質(zhì)元素，經(jīng)常飲用烏龍茶可補(bǔ)充人體所需的礦物質(zhì)和微量元素[5]。近年來，研究者對(duì)不同品種小麥[6]、杧果[7]、菊芋[8]等植物種質(zhì)資源的礦質(zhì)元素開展了大量研究，研究結(jié)果為植物礦質(zhì)元素遺傳改良、品種選育和栽培調(diào)控提供了重要依據(jù)。關(guān)于不同茶樹品種礦質(zhì)元素含量的研究結(jié)果揭示，茶樹新梢中的礦質(zhì)元素除了與土壤養(yǎng)分和灌溉、施肥、降水量等條件相關(guān)外，還與茶樹的品種遺傳特性有關(guān)。如李春華等[9]研究發(fā)現(xiàn)，9種元素在茶樹品種間差異顯著；時(shí)鵬濤等[10]研究結(jié)果表明，茶葉對(duì)不同礦質(zhì)元素的富集能力差異較大，不同品種茶樹對(duì)礦質(zhì)元素的富集能力存在較大差異。目前，有關(guān)武夷名叢茶樹種質(zhì)資源的研究集中在遺傳多樣性[11]、農(nóng)藝性狀[12]、葉片解剖結(jié)構(gòu)[13]、主要生化成分[14]、茶多糖活性[15]、適制性[16]等方面，關(guān)于武夷名叢種質(zhì)資源礦質(zhì)元素含量的報(bào)道較少，不同武夷名叢對(duì)礦質(zhì)元素的富集差異也缺乏研究，武夷名叢中各礦質(zhì)元素之間的相互關(guān)系還不明確。因子分析是多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中一種常用的多元統(tǒng)計(jì)方法，通過降維過程，將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)相互獨(dú)立的新指標(biāo)，再根據(jù)各樣品的因子得分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加合理[17]。近年來，因子分析已被廣泛運(yùn)用于不同品種蘋果[18]、錐栗[19]、大豆[20]等植物種質(zhì)資源的礦質(zhì)元素鑒定評(píng)價(jià)工作中。本研究以28份武夷名叢茶樹種質(zhì)資源為試材，以18種礦質(zhì)元素為檢測(cè)指標(biāo)，采用因子分析和聚類分析方法對(duì)武夷名叢茶樹種質(zhì)資源礦質(zhì)元素含量進(jìn)行分析和綜合評(píng)價(jià)，旨在探明武夷名叢種質(zhì)資源礦質(zhì)元素的富集特征，明確武夷名叢種質(zhì)資源的特征礦質(zhì)元素，篩選出礦質(zhì)元素富集能力強(qiáng)、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)高效的材料，為武夷名叢種質(zhì)資源的開發(fā)利用和烏龍茶新品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

同一生境下，以武夷學(xué)院茶樹種質(zhì)資源圃保存的28份武夷名叢為供試材料。28份材料均為遺傳雜合體，每份種質(zhì)資源種植小區(qū)長(zhǎng)×寬為 20 m×1.8 m，株數(shù)為150株，樹齡為5 a，基本信息見表1。該圃位于福建省武夷山市武夷學(xué)院校內(nèi)(北緯27°44′20″，東經(jīng)117°59′51″)。土壤為黃壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量9.21 g·kg-1、pH 4.80、全氮1.30 g·kg-1、全磷0.90 g·kg-1、全鉀10.11 g·kg-1、速效氮140.52 mg·kg-1、速效磷12.56 mg·kg-1、速效鉀120.49 mg·kg-1[21]。該地區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，光照充足，雨量豐沛，溫濕度適宜，適合茶樹生長(zhǎng)。年平均氣溫18.3 ℃，1月平均氣溫7.8 ℃，7月平均氣溫27.8 ℃，10 ℃以上的活動(dòng)積溫在5 000 ℃以上；年平均日照時(shí)數(shù)1 629.5 h，年平均降雨量1 926.9 mm，相對(duì)濕度在80%左右[22]。圃內(nèi)種質(zhì)資源材料均由其來源地取無病蟲害的枝梢進(jìn)行扦插繁育，之后移植保存于武夷學(xué)院茶樹種質(zhì)資源圃，以相同條件進(jìn)行管理，試驗(yàn)地立地土壤條件和肥水管理一致。

1.2 主要儀器與試劑

iCAP 6000 Series等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)，美國(guó)Thermo Scientific公司生產(chǎn)；DigiBlock ED54電熱消解儀，北京LabTech公司生產(chǎn)；Ca、Na等標(biāo)準(zhǔn)液購自國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；硝酸、高氯酸、氫氟酸均為優(yōu)級(jí)純。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1樣品采集 2018年4月采摘參試的28份武夷名叢茶樹春梢，采摘標(biāo)準(zhǔn)為一芽二葉。每份種質(zhì)資源材料從種植小區(qū)中隨機(jī)選擇60株以上茶樹，從樹冠外圍中部隨機(jī)采摘一芽二葉新梢，重復(fù)3次。新梢采摘后微波殺青固樣，烘干、粉碎后過40目篩，取篩下樣，置于-20 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2樣品預(yù)處理 準(zhǔn)確稱取1.000 0 g樣品于消煮管中(每個(gè)樣品平行取3份)，依次加入硝酸5 mL、高氯酸2.5 mL和氫氟酸2.5 mL，輕輕搖勻后靜置12 h，放入消解儀進(jìn)行消解。消煮爐緩慢升溫(100 ℃ 30 min以上，130 ℃ 30 min以上，150 ℃ 30 min以上，190 ℃ 7 h以上)，待紅棕色氣體散盡繼續(xù)升溫到200～250 ℃，持續(xù)加熱至白煙散盡，冷卻后取出，加5.0 mL去離子水，蒸除余酸。將消化液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用2%硝酸定容至刻度，混勻備用。

1.3.3礦質(zhì)元素含量測(cè)定 采用ICP-OES測(cè)定Al、B、Ba、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、S、Se、Ti、Zn 18種礦質(zhì)元素含量。ICP-OES工作參數(shù)：射頻功率1 150 W，輔助氣流速0.5 L·min-1，霧化器流速0.7 L·min-1，采樣高度6.5 mm，泵穩(wěn)定時(shí)間5 s[23]。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立：用1% 稀硝酸將Ca、Na 標(biāo)準(zhǔn)貯備液逐級(jí)稀釋為0、5、50 μg·mL-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，其他元素混合標(biāo)準(zhǔn)貯備液用1% 稀硝酸逐級(jí)稀釋為0、5、10 μg·mL-1。在ICP-OES 的工作條件下，采集空白溶液( 1% HNO3) 和系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，由儀器自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并用IBM SPSS Statistics 20.0軟件進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)、方差分析、相關(guān)性分析、因子分析和聚類分析。組間多重比較采用Duncan法，聚類分析方法采用離差平方和法，遺傳距離為歐氏距離。以每個(gè)性狀極差的1/10為間距將各性狀分為10個(gè)等級(jí)，采用Shannon-Wiener指數(shù)法計(jì)算各礦質(zhì)元素的遺傳多樣性指數(shù)(H′)，計(jì)算公式[24]如下。

H′=-∑PilnPi

式中，Pi為某性狀第i個(gè)代碼出現(xiàn)的頻率。

2 結(jié)果與分析

2.1 武夷名叢茶樹種質(zhì)資源礦質(zhì)元素含量特征分析

28份武夷名叢茶樹種質(zhì)資源中18種礦質(zhì)元素含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。5種大量礦質(zhì)元素平均含量由高到低順序?yàn)镵>P>S>Mg>Ca。其中，K、P、S的平均含量超過1 000 mg·kg-1，Mg和Ca平均含量低于1 000 mg·kg-1。13種微量礦質(zhì)元素平均含量由高到低順序?yàn)镸n>Al>Fe>Na>Zn>Cu>Ba>B>Ti>Ni>Cr>Co>Se。其中，Mn平均含量超過500 mg·kg-1，Al、Fe、Na、Zn、Cu、Ba、B、Ti、Ni、Cr、Co、Se的平均含量低于500 mg·kg-1，且Fe、Na、Zn的平均含量低于100 mg·kg-1，Cu、Ba、B、Ti、Ni的含量低于10 mg·kg-1，Cr、Co、Se的平均含量低于1.0 mg·kg-1。

變異系數(shù)(CV)是衡量茶樹種質(zhì)資源之間相關(guān)性狀變異程度的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，通常認(rèn)為CV≥100%為強(qiáng)變異，10%

茶樹種質(zhì)資源的遺傳多樣性指數(shù)越高，表明其遺傳多樣性豐富，可為遺傳育種和品種改良提供可以利用的資源[12]。研究結(jié)果顯示，18種礦質(zhì)元素含量的遺傳多樣性指數(shù)在1.66～2.47之間，平均值為1.99，表明武夷名叢的礦質(zhì)元素遺傳多樣性比較豐富。其中遺傳多樣性指數(shù)最大的是Ca(2.47)，最小的是Ti(1.66)。K、P、S、Ca、Mn、Al、Zn、Cu、B、Co、Se 11種元素的遺傳多樣性指數(shù)大于2，說明武夷名叢茶樹種質(zhì)資源在這11種元素含量上呈現(xiàn)出明顯的遺傳多樣性，遺傳改良潛力較大；而Mg、Cr、Na、Ba、Ni、Fe、Ti 7種元素的遺傳多樣性指數(shù)小于2，說明這7種元素含量在武夷名叢種質(zhì)資源中相對(duì)較為穩(wěn)定。

表2 18種礦質(zhì)元素含量基本統(tǒng)計(jì)參數(shù)及遺傳多樣性指數(shù)Table 2 Characteristic statistic parameters and diversity index of 18 mineral elements

經(jīng)Shapiro-Wilk檢驗(yàn)，18種礦質(zhì)元素中Ca、K、P、S、Al、B、Na、Cr、Cu、Mn、Se、Zn 12種元素含量呈正態(tài)分布(雙側(cè)檢驗(yàn)的概率值P>0.05)，說明這12種元素的含量在28份武夷名叢種質(zhì)資源的大部分材料中處于平均水平，高于或低于平均含量的材料較少。Mg、Ba、Co、Fe、Ni、Ti 6種元素含量呈偏態(tài)分布(雙側(cè)檢驗(yàn)的概率值P≤0.05)。其中，Mg為負(fù)偏態(tài)函數(shù)，說明Mg元素的含量在28份武夷名叢的大部分材料中高于平均水平，Mg含量在800 mg·kg-1以上的材料占89.29%；Ba、Co、Fe、Ni、Ti含量分布為正偏態(tài)函數(shù)，說明這5種元素的含量在28份武夷名叢大部分材料中低于平均水平。

Cu和Cr屬于茶葉中礦質(zhì)元素的限制性指標(biāo)，茶葉中Cu和Cr的限量標(biāo)準(zhǔn)分別為Cu≤30 mg·kg-1 [25]和Cr≤5.0 mg·kg-1 [26]。本研究中28份武夷名叢Cu含量為4.23～7.85 mg·kg-1，平均值為5.98 mg·kg-1；Cr含量為0.81～1.45 mg·kg-1，平均值為0.99 mg·kg-1。Cu和Cr含量均在國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)允許值之內(nèi)，說明28份武夷名叢對(duì)有害元素Cu、Cr的富集能力低，可作為今后培育低有害元素烏龍茶品種的優(yōu)良親本。Zn、Se為有益微量元素[4]，茶葉中Se含量達(dá)到0.25～4.00 mg·kg-1為富硒茶[27]。28份武夷名叢中Se含量為0.10～0.37 mg·kg-1，平均值為0.23 mg·kg-1，整體Se含量不高。但其中XHP(小紅袍)、JM034(醉貴姬)、JM054(金毛猴)、JM020(狀元紅)、JM064(水金龜)5份材料Se含量為0.29～0.37 mg·kg-1，達(dá)到富硒茶標(biāo)準(zhǔn)。說明這5種武夷名叢對(duì)Se生物吸收性較強(qiáng)，可以采用土壤或葉面噴施硒肥方法或者種植在富硒土壤地區(qū)，作為開發(fā)富硒武夷巖茶的優(yōu)選材料。28份武夷名叢中Zn含量均較低，尚未達(dá)到富鋅(50～90 mg·kg-1)標(biāo)準(zhǔn)[28]。

2.2 武夷名叢茶樹種質(zhì)資源礦質(zhì)元素相關(guān)性分析

對(duì)武夷名叢種質(zhì)資源的18種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果見表3。Ca與Al、Mn、Se呈極顯著正相關(guān)；K與Mg呈顯著正相關(guān)；Mg與S、Co、Fe、Ti呈極顯著正相關(guān)，與Al、Zn呈顯著正相關(guān)；P與B呈極顯著正相關(guān)，與Cu呈顯著正相關(guān)；S與Fe、Na、Zn呈極顯著正相關(guān)，與B、Ba呈顯著正相關(guān)；Al與Cr、Fe、Mn、Se、Ti呈極顯著正相關(guān)，與Na呈顯著正相關(guān)；B與Mn呈極顯著正相關(guān)，與Se呈顯著正相關(guān)；Cr與Fe、Ti呈極顯著正相關(guān)，與Na、Se呈顯著正相關(guān)；Cu與Ni呈極顯著正相關(guān)；Fe與Mn、Ti呈極顯著正相關(guān)，與Na、Se呈顯著正相關(guān)；Mn與Se呈極顯著正相關(guān)，與Na、Ni呈顯著正相關(guān)；Na與Se呈顯著正相關(guān)。由此可知，18種元素含量間存在較為復(fù)雜的相關(guān)性和依存關(guān)系，是武夷名叢對(duì)礦質(zhì)元素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)交互作用的綜合反映[29]。

表3 武夷名叢種質(zhì)資源礦質(zhì)元素含量相關(guān)性Table 3 Correlation among mineral elements in Wuyi Mingcong tea plant germplasms

2.3 武夷名叢茶樹種質(zhì)資源礦質(zhì)元素的主成分分析

對(duì)28份武夷名叢種質(zhì)資源的18種礦質(zhì)元素進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表4。提取的前6個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)78.30%，包含18種礦質(zhì)元素的大部分信息，可以用來進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。第1個(gè)主成分特征值為5.24，代表了18種礦質(zhì)元素29.10%的信息，主要受Al、Fe、Mn、S 4種元素的影響，其中Al的影響最大，其次是Fe；第2個(gè)主成分代表18種礦質(zhì)元素15.15%的信息，主要受Cu、P、Zn、Ni 4種元素的影響，其中Cu的影響最大，其次是P；第3個(gè)主成分代表18種礦質(zhì)元素10.84%的信息，主要受Mg、Co 2種元素的影響，其中Mg的影響最大，其次是Co；第4個(gè)主成分代表18種礦質(zhì)元素10.33%的信息，主要受Co元素的影響；第5個(gè)主成分代表18種礦質(zhì)元素6.70%的信息，主要受K、Na、Ni 3種元素的影響，其中K的影響最大，其次是Na；第6個(gè)主成分代表18種礦質(zhì)元素6.18%的信息，主要受Ba元素的影響。由于PC1、PC2和PC3的累積方差貢獻(xiàn)率(55.08%)大于50%，因此認(rèn)為，Al、Fe、Cu、P、Mg、Co是武夷名叢茶樹種質(zhì)資源的特征元素，可作為武夷名叢種質(zhì)資源礦質(zhì)元素性狀評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)[18]。

表4 18種礦質(zhì)元素含量主成分分析Table 4 Principal component analysis of 18 mineral elements

2.4 武夷名叢茶樹種質(zhì)資源礦質(zhì)元素的綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6相對(duì)應(yīng)的特征向量及各礦質(zhì)元素含量的標(biāo)準(zhǔn)化值，計(jì)算出18種礦質(zhì)元素的6個(gè)主成分Z(i, 1)、Z(i, 2)、Z(i, 3)、Z(i, 4)、Z(i, 5)、Z(i, 6)(表5)。根據(jù)每個(gè)主成分方差貢獻(xiàn)率占提取主成分累積貢獻(xiàn)率的比值為權(quán)重，由主成分得分和對(duì)應(yīng)的權(quán)重線性加權(quán)求和，得到綜合評(píng)價(jià)函數(shù)。主成分綜合方程表達(dá)式如下。

Zi=0.372Z(i,1)+ 0.193Z(i,2)+ 0.138Z(i,3)+ 0.132Z(i,4)+ 0.086Z(i,5)+ 0.079Z(i,6)

(1)

式中，i為1, 2, 3……28。

根據(jù)主成分綜合方程(式1)計(jì)算28份武夷名叢種質(zhì)資源礦質(zhì)元素的綜合得分，將綜合得分按照大小順序進(jìn)行排序(表5)，可根據(jù)排序情況對(duì)28份武夷名叢種質(zhì)資源礦質(zhì)元素含量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。排名前五位的武夷名叢種質(zhì)資源材料為SR(石乳)、XHP(小紅袍)、JM062(大紅袍)、JM034(醉貴姬)、JM029(向天梅)。

2.5 基于礦質(zhì)元素含量的武夷名叢聚類分析

基于18種礦質(zhì)元素含量對(duì)28份武夷名叢種質(zhì)資源進(jìn)行了聚類分析(圖1)，在歐氏距離17時(shí)，將28份武夷名叢茶樹種質(zhì)資源分為3個(gè)類群。第 Ⅰ 類群包括2個(gè)亞群、18份武夷名叢材料。其中，Ⅰ-i包括JM054、JM065、JM006、JM029、JM024、JM053、JM051、JM042、SR、JM034、HM001，Ⅰ-ⅱ 包括JM061、JM020、JM003、SM121、JM064、JM062、MM001。第 Ⅱ 類群包括JM056、XHP 2份資源；第 Ⅲ 類群包括2個(gè)亞群、8份武夷名叢材料，其中，Ⅲ-i包括JM007、YLX、JFH，Ⅲ-ⅱ 包括JM002、JM063、MM002、WYCC、YR。

表5 28份武夷名叢的主成分得分Table 5 Principal components score of 28 Wuyi Miongcong tea germplasms

圖1 28份武夷名叢種質(zhì)資源礦質(zhì)元素含量聚類分析Fig.1 Cluster analysis of 28 Wuyi Mingcong germplasms based on the content mineral elements

對(duì)3個(gè)類群間18種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，表6中結(jié)果表明，第Ⅰ、Ⅲ類群18種礦質(zhì)元素性狀的變異系數(shù)平均值較為接近，分別為21.80%和21.47%，第Ⅱ類群變異系數(shù)平均值較低為14.57%。方差分析結(jié)果顯示，3個(gè)類群間Al、B、Mn、Se、Mg、S、Cr、Fe、Na、Ti 10種元素含量差異顯著，而Ba、Ca、Co、Cu、K、Ni、P、Zn 8種元素含量無顯著差異。第Ⅰ類群的主要特征是Al、B、Mn、Se、Mg、S、Cr、Fe、Na、Ti 10種元素含量在3個(gè)類群中居第2位，綜合來看，該類群的大部分元素含量較高，綜合性狀較好，具有較高的開發(fā)潛力；第 Ⅱ 類群的主要特征是Al、B、Mn、Se、Mg、S、Cr、Fe、Na、Ti含量在3個(gè)類群中最高，綜合來看，該類群對(duì)礦質(zhì)元素的富集能力最強(qiáng)，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)綜合品質(zhì)最高，具有良好的開發(fā)潛力；第 Ⅲ 類群的主要特征是Al、B、Mn、Se、Mg、S、Cr、Fe、Na、Ti含量在3個(gè)類群中量低，綜合來看，該類群對(duì)礦質(zhì)元素的富集能力較弱，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)綜合品質(zhì)低，開發(fā)利用潛力不大。

表6 3個(gè)類群的礦質(zhì)元素含量比較Table 6 Comparison of mineral element content among three clusters

3 討論

植物體內(nèi)礦質(zhì)元素含量受環(huán)境、基因型及環(huán)境與基因型互作等因素的影響[30]。如，江川等[31]研究表明，不同種皮顏色的稻米中礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含量受到種植環(huán)境的影響較大；文建成等[32]對(duì)11個(gè)粳稻品種的多點(diǎn)種植試驗(yàn)結(jié)果分析表明，糙米中Fe、Zn礦質(zhì)元素含量明顯受基因型、環(huán)境、基因型與環(huán)境互作的影響，而且基因型影響占主導(dǎo)作用；蔡蕓菲等[33]的研究則發(fā)現(xiàn)，基因型、環(huán)境及兩者互作對(duì)棉籽中N、P、K、Ca、Na、Mg、S 7種主要礦質(zhì)元素含量具有極顯著的影響。本研究顯示，同一種植管理水平、同一地質(zhì)背景立地土壤環(huán)境下，采集的28份武夷名叢茶樹種質(zhì)資源中18種礦質(zhì)元素含量差異明顯，表明不同武夷名叢茶樹種質(zhì)資源之間礦質(zhì)元素含量的差異主要受種質(zhì)基因型的影響，這與季鵬章等[34]、李春華等[9]以及時(shí)鵬濤等[10]關(guān)于不同品種茶樹礦質(zhì)元素含量的研究結(jié)果一致。因此，可以通過遺傳改良方式從武夷名叢種質(zhì)資源中選育礦質(zhì)元素吸收富集能力強(qiáng)、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的烏龍茶品種。但武夷名叢種質(zhì)資源中各礦質(zhì)元素含量高低排序與前人研究結(jié)果[35]不完全一致，這是由研究材料取樣地的環(huán)境條件不一致所引起的。

種質(zhì)資源是作物遺傳育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，種質(zhì)資源的多樣性與豐富度對(duì)其有效開發(fā)利用具有直接影響[36]。遺傳多樣性可以顯示生物進(jìn)化的歷史和適應(yīng)環(huán)境的潛力，是物種遺傳改良的關(guān)鍵，可以作為物種資源保護(hù)和利用的重要指標(biāo)[37]。本研究對(duì)28份武夷名叢茶樹種質(zhì)資源中18種礦質(zhì)元素含量的多樣性分析表明，武夷名叢茶樹種質(zhì)資源礦質(zhì)元素性狀變異豐富，類型廣泛，可為選育出滿足不同礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)富集能力和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的育種目標(biāo)提供豐富的種質(zhì)材料。18種礦質(zhì)元素中，K、P、S、Ca、Mn、Al、Zn、Cu、B、Co、Se 11種元素遺傳多樣性指數(shù)均在2.0以上，且其中K、P、S、Ca、Mn 5種元素含量差異顯著，說明這5種元素在改良上具有更大的選擇潛力，這有利于篩選富集這5種元素的武夷名叢，進(jìn)行推廣栽培和開發(fā)利用。

分析礦質(zhì)元素之間的相關(guān)性，可以明確不同礦質(zhì)元素之間的互作關(guān)系，可為生產(chǎn)中肥料的施用和品種性狀的改良提供重要參考[7]。崔紀(jì)菡等[29]研究表明，小米中11種礦質(zhì)元素含量間存在一定的相關(guān)性和依存關(guān)系，Cu與Ca、Cr存在顯著正相關(guān)性，K和Cu、Se存在顯著正相關(guān)，Mg和Ca、Cr、Cu、K分別存在顯著正相關(guān)；沙濟(jì)琴等[38]對(duì)茶樹品種黃棪中19種礦質(zhì)元素含量的分析表明，性質(zhì)相近的元素在茶樹體內(nèi)的分布具有顯著相關(guān)性，位于同一族或同一周期的元素，在茶樹體內(nèi)的分布具有顯著相關(guān)性；金孝芳等[35]研究發(fā)現(xiàn)，不同品種茶樹中N與P、Ca、Zn 元素含量呈極顯著正相關(guān)，N 與Mn、P 與Zn、Ca 與Fe、Fe 與Zn 元素含量呈顯著正相關(guān)。本研究顯示，武夷名叢種質(zhì)資源中不同礦質(zhì)元素含量間存在著較為復(fù)雜的互作關(guān)系，Ca與Al、Mn、Se，Mg與S、Co、Fe、Ti，P與B，S與Fe、Na、Zn，Al與Cr、Fe、Mn、Se、Ti，B與Mn，Cr與Fe、Ti，Cu與Ni，F(xiàn)e與Mn、Ti，Mn與Se等元素含量間呈極顯著正相關(guān)，表明上述元素含量間存在著某種程度的協(xié)同累積效應(yīng)，這可能與各礦質(zhì)元素在土壤中活化的條件相似以及其吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中同一轉(zhuǎn)運(yùn)子對(duì)不同離子的協(xié)同吸收或運(yùn)輸有關(guān)。因此，在基于武夷名叢的茶樹育種工作中，可以根據(jù)各礦質(zhì)元素之間的相關(guān)性選擇親本材料，或以簡(jiǎn)單易測(cè)的性狀為指標(biāo)，有利于同時(shí)改良不同性狀，實(shí)現(xiàn)育種材料的快速篩選，提高選擇效率和可靠性。此外，在茶樹養(yǎng)分管理中也可以根據(jù)這些關(guān)系,采用科學(xué)的施肥措施調(diào)控養(yǎng)分的平衡。

在傳統(tǒng)育種工作中，育種工作者通常根據(jù)某個(gè)優(yōu)異性狀或少數(shù)優(yōu)異的表現(xiàn)對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行評(píng)價(jià)和親本篩選，帶有一定的主觀性和片面性。主成分分析法可將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)相互獨(dú)立的新指標(biāo)，彼此間不存在相關(guān)性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加合理，常被應(yīng)用于種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)研究[39]。本研究應(yīng)用主成分分析將18個(gè)礦質(zhì)元素指標(biāo)轉(zhuǎn)化為6個(gè)主成分，代表了18種礦質(zhì)元素78.30%的信息，篩選出Al、Fe、Cu、P、Mg、Co作為評(píng)價(jià)武夷名叢茶樹種質(zhì)資源礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的特征元素。故在武夷名叢茶樹種質(zhì)資源礦質(zhì)元素性狀篩選時(shí)，可以把這些主成分因子作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而提高親本選擇的效率和可預(yù)知性，降低檢測(cè)成本和節(jié)省時(shí)間[28]。主成分綜合得分排名前5位的武夷名叢為石乳、小紅袍、大紅袍、醉貴姬和向天梅，這5份武夷名叢材料礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)富集能力強(qiáng)，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)綜合品質(zhì)高，可作為優(yōu)異品質(zhì)育種的親本材料進(jìn)行重點(diǎn)利用。

聚類分析是應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析原理研究分類問題的一種數(shù)學(xué)方法，可同時(shí)對(duì)大量性狀進(jìn)行綜合考察，已廣泛應(yīng)用于多樣品、多指標(biāo)的植物種質(zhì)資源綜合評(píng)價(jià)中[19]。本研究通過聚類分析將28份武夷名叢茶樹種質(zhì)資源劃分為3大類群，各類群在Al、B、Mn、Se、Mg、S、Cr、Fe、Na、Ti 10種礦質(zhì)元素含量上表現(xiàn)出明顯的差異性。聚類分析結(jié)果不僅可以彌補(bǔ)以個(gè)別性狀進(jìn)行直觀或憑經(jīng)驗(yàn)分類的不足，也可為茶樹礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)育種親本的選配提供參考。在茶樹育種工作中，可以根據(jù)不同類群的特點(diǎn)加以利用，如第 Ⅱ 類群中10種主要礦質(zhì)元素含量高，對(duì)礦質(zhì)元素的吸收能力強(qiáng)，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)綜合性狀好，且此類群的礦質(zhì)元素平均變異系數(shù)較小，礦質(zhì)元素性狀較為穩(wěn)定，具有良好的開發(fā)利用潛力。

優(yōu)異茶樹種質(zhì)資源包括性狀特殊或稀有的特異種質(zhì)資源和經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)好的種質(zhì)資源，可以直接用于茶樹品種改良或間接為茶樹育種提供優(yōu)良基因來源。因此，優(yōu)異種質(zhì)資源的篩選一直是茶樹種質(zhì)資源研究的重點(diǎn)[40]。近年來，富硒茶已成為特色茶葉產(chǎn)品開發(fā)的熱點(diǎn)[41]。本研究對(duì)28份武夷名叢茶樹種質(zhì)資源的Se含量分析顯示，小紅袍、醉貴姬、金毛猴、狀元紅、水金龜5份種質(zhì)資源中Se含量達(dá)到富硒茶標(biāo)準(zhǔn)，可作為富硒武夷巖茶品種培育和產(chǎn)品開發(fā)的優(yōu)選材料。

武夷山茶區(qū)獨(dú)具特色的武夷名叢茶樹種質(zhì)資源，是烏龍茶新品種選育和產(chǎn)品開發(fā)的優(yōu)良親本材料，但當(dāng)前對(duì)武夷名叢的科學(xué)鑒定評(píng)價(jià)和開發(fā)利用尚不系統(tǒng)深入。本研究對(duì)28份代表性武夷名叢茶樹種質(zhì)資源的18種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行了測(cè)定，通過生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析了礦質(zhì)元素的含量特征和遺傳變異性，并進(jìn)行了主成分分析、綜合評(píng)價(jià)和分類。下一步將進(jìn)行礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)性狀與植物學(xué)性狀、品質(zhì)性狀的聯(lián)合分析，從而為武夷名叢茶樹種質(zhì)資源的發(fā)掘利用和烏龍茶新品種的選育提供更為全面的理論參考。