趙洋 劉振 楊培迪 寧?kù)o 成楊 楊陽(yáng)

摘要：? 為了給黃金茶種質(zhì)資源鑒定、評(píng)價(jià)和茶樹(shù)品種選育提供數(shù)據(jù)和材料基礎(chǔ)，對(duì)25份黃金茶種質(zhì)資源的水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿、茶氨酸等生化成分含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合聚類(lèi)分析和主成分分析，對(duì)黃金茶種質(zhì)資源主要生化成分統(tǒng)計(jì)參數(shù)的遺傳多樣性進(jìn)行鑒定、評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，黃金茶種質(zhì)資源生化成分具有豐富的遺傳多樣性，平均遺傳多樣性指數(shù)為2.74，變異系數(shù)為 5.73%～ 19.58%;基于生化成分，將25份種質(zhì)資源分為Ⅰ、Ⅱ 2個(gè)類(lèi)群，這2個(gè)類(lèi)群在茶多酚含量、水浸出物含量和酚氨比上存在顯著差異，Ⅰ類(lèi)群茶多酚含量比Ⅱ類(lèi)群高;主成分分析的前3個(gè)主成分代表了生化成分多樣性92.67%的信息，第1主成分得分為正的資源被歸為Ⅰ類(lèi)群，得分為負(fù)的資源被歸為Ⅱ類(lèi)群。初步篩選出1份高氨基酸含量資源，3份高茶多酚含量資源。

關(guān)鍵詞：? 茶樹(shù); 種質(zhì)資源; 遺傳多樣性; 生化成分; 主成分分析; 聚類(lèi)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：? S571.132??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A??? 文章編號(hào)：? 1000-4440（2021）05-1285-07

Diversity analysis of biochemical components in Huangjincha （ Camellia sinensis ） germplasm resources

ZHAO Yang， LIU Zhen， YANG Pei-di， NING Jing， CHENG Yang， YANG Yang

（Hunan Tea Research Institute， Changsha 410125， China）

Abstract：?? In order to provide data and material basis for the identification and evaluation of Huangjincha germplasm resources and the breeding of tea varieties， the contents of water extracts， tea polyphenols， amino acid， caffeine and theanine of 25 Huangjincha germplasm resources were detected， then the principal component analysis and cluster analysis were performed on the test data. The results showed that there was abundant diversity in biochemical components of Huangjincha germplasm resources. The average genetic diversity index was 2.74. The coefficient of variation ranged from 5.73% to 19.58%. Based on the biochemical components， 25 germplasm resources were divided into two groups. There were significant differences between group Ⅰ and group Ⅱ in tea polyphenol content， water extract content and the ration of phenol/ammonia. The content of tea polyphenol in group Ⅰ was higher than that in group Ⅱ. In principal component analysis， the first three principal components represented 92.67% of the biochemical diversity. The resources with a positive score of the first principal component were classified as group Ⅰ， while the resources with a negative score were classified as group Ⅱ. One? resource with high amino acid content and three resources with high tea polyphenol content were preliminarily screened out.

Key words：? tea plant; germplasm resource; genetic diversity; biochemical component; principal component analysis; cluster analysis

茶樹(shù)種質(zhì)資源在茶葉科學(xué)研究中十分重要，是品種創(chuàng)新、生產(chǎn)上直接利用或進(jìn)行生物技術(shù)研究的物質(zhì)基礎(chǔ)。茶樹(shù)種質(zhì)資源豐富，存在大量特異性種質(zhì)資源。黃金茶是古老、特異、珍稀的地方茶樹(shù)種質(zhì)資源，原產(chǎn)地位于湖南湘西保靖縣葫蘆鎮(zhèn)黃金村。近年來(lái)，隨著人們對(duì)黃金茶的研究與開(kāi)發(fā)利用，其地位與湖南四大茶樹(shù)地方群體資源日益接近。黃金茶茶樹(shù)有很多優(yōu)良單株，目前研究者已經(jīng)從黃金茶茶樹(shù)資源中選育出了保靖黃金茶1號(hào)、黃金茶2號(hào)、黃金茶168號(hào)3個(gè)茶樹(shù)品種。茶葉的生化成分是決定茶葉品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此對(duì)黃金茶茶樹(shù)資源進(jìn)行生化成分多樣性分析，可為黃金茶茶樹(shù)資源鑒定評(píng)價(jià)提供理論基礎(chǔ)，并可為充分發(fā)掘利用黃金茶茶樹(shù)資源、選育優(yōu)質(zhì)茶樹(shù)品種提供參考。

生物體內(nèi)的生物化學(xué)成分及其特征是遺傳多樣性在生理生化水平的體現(xiàn)之一，茶樹(shù)的遺傳多樣性可以通過(guò)其生化成分的差異表現(xiàn)出來(lái)? [1-2] 。水浸出物、茶多酚、氨基酸和咖啡堿對(duì)茶葉品質(zhì)有較大影響? [3-4] ，茶氨酸是茶樹(shù)的特征性氨基酸，除茶樹(shù)外僅在茶梅? [5] 、油茶? [6] 和某種菌菇? [7] 中檢測(cè)到該物質(zhì)，茶氨酸含量與總氨基酸含量的比值（茶氨酸/總氨基酸）是茶樹(shù)28種氨基酸中最大的? [8-9] ，此外，茶氨酸與綠茶品質(zhì)之間呈顯著正相關(guān)? [10-11] 。酚氨比指茶多酚含量與總氨基酸含量的比值，是茶樹(shù)制茶品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)? [12] 。目前，人們已對(duì)多個(gè)茶樹(shù)種質(zhì)資源開(kāi)展了生化成分多樣性研究，如對(duì)武夷名叢茶樹(shù)資源? [13] 、連南茶樹(shù)資源? [14] 、江華苦茶? [15] 等多個(gè)地區(qū)茶樹(shù)資源的生化成分進(jìn)行多樣性研究? [16-19] ，并從中篩選出了一批生化成分特異的茶樹(shù)資源。目前，人們已經(jīng)采用分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行了黃金茶茶樹(shù)的遺傳多樣性研究? [20-22] ，但對(duì)黃金茶生化成分多樣性的研究甚少。筆者之前對(duì)15份高氨基酸含量黃金茶茶樹(shù)資源（氨基酸含 量≥ 5%）進(jìn)行了茶多酚、氨基酸等生化成分的多樣性分析? [23] ，但未進(jìn)行主成分分析和聚類(lèi)分析，而且在以往的茶樹(shù)資源生化成分多樣性研究中僅對(duì)生化成分進(jìn)行了主成分提取，幾乎未見(jiàn)對(duì)茶樹(shù)資源的主成分得分進(jìn)行研究的報(bào)道。本研究選取25份黃金茶茶樹(shù)資源，對(duì)其主要生化成分進(jìn)行鑒定，不僅對(duì)其生化成分進(jìn)行主成分提取，還對(duì)各資源的主成分得分進(jìn)行分析，再結(jié)合聚類(lèi)分析對(duì)黃金茶茶樹(shù)資源的生化成分遺傳多樣性進(jìn)行研究，以期為黃金茶茶樹(shù)資源的開(kāi)發(fā)利用提供數(shù)據(jù)，為黃金菜茶樹(shù)品種選育提供材料基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

25份黃金茶單株采自湖南省茶葉研究所實(shí)驗(yàn)茶場(chǎng)茶樹(shù)種質(zhì)資源圃，各單株在原產(chǎn)地保靖縣黃金村收集后種植于湖南省茶葉研究所實(shí)驗(yàn)茶場(chǎng)茶樹(shù)種質(zhì)資源圃內(nèi)。25份黃金茶單株的編號(hào)為08-2、08-4、08-5、08-7、08-8、08-11、08-14、08-22、08-38、08-47、08-48、08-50、08-55、08-62、08-79、08-85、08-88、08-94、10-28、10-38、10-41、10-63、10-66、10-67、10-104。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蒸青樣制作? 取各黃金茶單株春季第一輪新梢的一芽二葉，用蒸汽殺青后放入烘箱內(nèi)干燥，再將樣品裝入密封袋中，置于4 ℃冰箱內(nèi)保存。

1.2.2 生化成分測(cè)定方法? 蒸青樣經(jīng)粉碎機(jī)磨碎后過(guò)0.1 mm孔徑篩。水浸出物含量采用全量法（GB/T 8305-2013《茶 水浸出物測(cè)定》）測(cè)定，茶多酚含量采用酒石酸亞鐵比色法（GB/T8313-2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類(lèi)含量的檢測(cè)方法》）測(cè)定，游離氨基酸含量采用茚三酮比色法（GB/T8314-2013《茶 游離氨基酸總量的測(cè)定》）測(cè)定，咖啡堿含量采用紫外分光光度法（GB/T8312-2013《茶 咖啡堿測(cè)定》）測(cè)定，茶氨酸含量采用高效液相色譜法（GB/T 23193-2017《茶葉中茶氨酸的測(cè)定 高效液相色譜法》）測(cè)定。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

各生化成分的最大值、最小值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差采用SPSS 20分析獲得;遺傳多樣性指數(shù)（ H′ ）采用王新超等? [16] 的方法計(jì)算;聚類(lèi)分析采用離差平方和法，距離選擇歐式距離;類(lèi)群間生化成分的比較分析采用 t 檢驗(yàn)方法;通過(guò)主成分分析對(duì)各變量進(jìn)行最大化正交旋轉(zhuǎn)，提取特征值大于1的主成分。依據(jù)各資源第1主成分得分繪制主成分得分圖，并按照以下公式計(jì)算各資源綜合得分（ F?? Z ）： F?? Z =∑（ α? i? × F? i? ）/∑ α? i? 。其中， α? i? 為第 i 個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的貢獻(xiàn)率， F? i? 為第 i 個(gè)主成分的得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要生化成分的多樣性分析

對(duì)25份黃金茶茶樹(shù)資源的5個(gè)化學(xué)成分進(jìn)行了含量檢測(cè)，并進(jìn)行了基本參數(shù)的統(tǒng)計(jì)和遺傳多樣性指數(shù)的計(jì)算。由表1可以看出，25份黃金茶茶樹(shù)資源不同統(tǒng)計(jì)參數(shù)的變異系數(shù)為 5.73%～ 19.58%，平均值為13.60%，變異系數(shù)由高到低排序?yàn)?9.58%（酚氨比）、17.72%（茶氨酸含量）、16.48%（茶氨酸/總氨基酸）、14.44%（茶多酚含量）、10.98%（總氨基酸含量）、10.28%（咖啡堿含量）、 5.73%（水浸出物含量），表明黃金茶茶樹(shù)資源中酚氨比的改良潛力最大，其次是茶氨酸含量、茶氨酸/總氨基酸、茶多酚含量、總氨基酸含量、咖啡堿含量，水浸出物含量的改良潛力最小。遺傳多樣性指數(shù)為 2.47～ 2.93，平均值為2.74，說(shuō)明黃金茶茶樹(shù)資源具有豐富的生化成分遺傳多樣性，遺傳多樣性指數(shù)由高到低排序?yàn)?.93（咖啡堿含量）、2.90（茶氨酸含量）、2.82（酚氨比）、2.76（茶多酚含量）、2.75（水浸出物含量）、2.54（總氨基酸含量）、2.47（茶氨酸/總氨基酸）。將變異系數(shù)與遺傳多樣性指數(shù)的排序進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在差別，水浸出物含量、咖啡堿含量、總氨基酸含量的變異系數(shù)較小，但遺傳多樣性指數(shù)相對(duì)較大，是因?yàn)檫@些生化成分在遺傳多樣性劃分的各等級(jí)中分布更均勻;酚氨比、茶氨酸/總氨基酸的變異系數(shù)較大，但是遺傳多樣性指數(shù)較小，是因?yàn)樵诓铇?shù)資源中，其含量的離散程度較大。

2.2 黃金茶茶樹(shù)資源的聚類(lèi)分析

由圖1可以看出，通過(guò)對(duì)25份黃金茶茶樹(shù)資源的7個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，將25份黃金茶茶樹(shù)資源分為2大類(lèi)群，其中Ⅰ類(lèi)群包含12份資源，可以分成2個(gè)亞群，Ⅱ類(lèi)群包含13份資源，可以分成2個(gè)亞群。由表2可知，Ⅰ、Ⅱ類(lèi)群僅在水浸出物含量、茶多酚含量、酚氨比上存在顯著差異，Ⅰ類(lèi)群的平均水浸出物含量、茶多酚含量、酚氨比分別比Ⅱ類(lèi)群高3.02個(gè)百分點(diǎn)、5.26個(gè)百分點(diǎn)、1.73，其中Ⅰ類(lèi)群的茶多酚含量最低值為21.94%，比Ⅱ類(lèi)群的最高值（20.65%）還要高。Ⅰ類(lèi)群的平均變異系數(shù)為8.20%，Ⅱ類(lèi)群的平均變異系數(shù)為13.39%，且Ⅱ類(lèi)群各統(tǒng)計(jì)參數(shù)的變異系數(shù)均比Ⅰ類(lèi)群高，尤其是茶氨酸含量（21.74%）、茶氨酸/總氨基酸（20.69%）明顯比Ⅰ類(lèi)群的茶氨酸含量（11.71%）、茶氨酸/總氨基酸（10.00%）高。

2.3 生化成分統(tǒng)計(jì)參數(shù)的主成分分析

通過(guò)主成分分析，確定了第1主成分（PC1）、第2主成分（PC2）、第3主成分（PC3）等3個(gè)主成分，分別可以解釋全部多樣性信息的40.95%、26.85%、24.87%，3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了92.67%（表3），包含大部分生化成分的多樣性信息。

由表4可以看出，PC1主要能夠反映茶多酚含量、酚氨比和水浸出物含量的信息，其中酚氨比與茶多酚含量的相關(guān)性較高，水浸出物指通過(guò)沸水浸出的茶葉中的水溶性物質(zhì)，包括茶多酚、總氨基酸、咖啡堿、可溶性糖等，其中茶多酚占比最大，由此可見(jiàn)，PC1與茶多酚的關(guān)系較為密切。PC2主要能夠反映茶氨酸/總氨基酸和茶氨酸含量，與茶氨酸的關(guān)系密切。PC3對(duì)咖啡堿含量和總氨基酸含量的解釋力度最大，主要體現(xiàn)的是含氮化合物含量的信息。

2.4 茶樹(shù)資源的主成分得分分析

由圖2可知，12份茶樹(shù)資源分布在PC1得分軸的正向上，13份茶樹(shù)資源分布在PC1得分軸的負(fù)向上，分布于正向得分軸上的資源全部為Ⅰ類(lèi)群資源，分布于負(fù)向得分軸上的資源全部為Ⅱ類(lèi)群資源;在PC2正向得分軸上，共分布了12份資源，其中6份為Ⅰ類(lèi)群資源，6份為Ⅱ類(lèi)群資源，在負(fù)向得分軸上共分布了13份資源，其中6份為Ⅰ類(lèi)群資源，7份為Ⅱ類(lèi)群資源。

由表5可以看出，在綜合得分排名前13名的資源中，除08-5（排名第9）、08-55（排名第11）被劃分到Ⅱ類(lèi)群外，其他11份資源都被劃分到Ⅰ類(lèi)群;在排名第14～25的資源中，除08-8（排名第20）被劃分到Ⅰ類(lèi)群外，其他11份資源都被劃分到Ⅱ類(lèi)群。由此可見(jiàn)，綜合得分排名能在較大程度上反映大類(lèi)群的劃分。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，08-5、08-55的PC1得分為負(fù)值，08-8的PC1得分為正值，這與PC1得分為正值的資源被劃分到Ⅰ類(lèi)群、得分為負(fù)值的資源被劃分到Ⅱ類(lèi)群的結(jié)果相符。推測(cè)PC1得分對(duì)大群的劃分有重要作用，也是綜合得分能在較大程度上反映大類(lèi)群劃分的原因之一。茶樹(shù)資源PC1得分和主成分綜合得分與分類(lèi)結(jié)果之間的關(guān)系，恰好說(shuō)明對(duì)生化成分提取的主成分可以體現(xiàn)全部生化成分多樣性的大部分信息。

2.5 特異種質(zhì)資源篩選

茶樹(shù)的特異種質(zhì)資源是指性狀表型特殊或稀有的種質(zhì)資源。根據(jù)表6的生化成分檢測(cè)結(jié)果，參照NY/T 2031-2011《農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源評(píng)價(jià)規(guī)范 茶樹(shù)》篩選出一批生化成分特異的資源，其中1份高氨基酸含量（氨基酸含 量≥ 5.00%）特異資源，為08-2（氨基酸含量為5.33%），3份高茶多酚含量（茶多酚含量≥25.00%）資源，分別為08-85（茶多酚含量為25.06%）、10-63（茶多酚含量為25.36%）和08-88（茶多酚含量為27.42%）。這些特異資源可以直接用于新品種選育或者間接為遺傳改良提供優(yōu)良基因來(lái)源。

3 討 論

在本研究中，黃金茶茶樹(shù)資源生化成分的遺傳多樣性指數(shù)為 2.47～ 2.93，平均值為2.74，平均值高于廣西資源（1.90）? [16] 、貴州資源（2.31）? [17] 、云南資源（1.88）? [19] 、江西資源（1.91）? [24] 、陜西資源（2.01）? [25] ，也比同屬于湖南的莽山茶樹(shù)資源（1.86）? [26] 和城步峒茶樹(shù)資源（2.34）? [27] 高，說(shuō)明黃金茶茶樹(shù)資源具有豐富的遺傳多樣性。寧?kù)o等? [20] 采用ISSR（簡(jiǎn)單重復(fù)序列間區(qū)）標(biāo)記、吳揚(yáng)等? [21] 采用AFLP（擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性）標(biāo)記對(duì)黃金茶茶樹(shù)進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，這2種標(biāo)記具有較高的遺傳多樣性。而楊陽(yáng)等? [22] 采用EST-SSR（表達(dá)序列標(biāo)簽-簡(jiǎn)單重復(fù)序列）標(biāo)記進(jìn)行遺傳多樣性分析則顯示，黃金茶茶樹(shù)群體的遺傳多樣性較低。本研究結(jié)果與楊陽(yáng)等? [22] 的研究結(jié)果有差別，除了選取的樣本不同外，進(jìn)行遺傳多樣性檢測(cè)的水平也不同，分別是在DNA水平、生理生化水平進(jìn)行檢測(cè)，有些DNA水平的變異會(huì)在轉(zhuǎn)錄后的各個(gè)水平表現(xiàn)出來(lái)，有些則不會(huì)表現(xiàn)出來(lái)，因此生理生化水平表現(xiàn)出的遺傳多樣性程度可能與DNA水平表現(xiàn)出的遺傳多樣性程度有所不同。筆者之前對(duì)15份高氨基酸含量的黃金茶茶樹(shù)資源的研究結(jié)果? [23] 表明，變異系數(shù)由大到小依次是12.31%（酚氨比）、9.89%（茶多酚含量）、6.93%（咖啡堿含量）、6.31%（總氨基酸含量）、2.39%（水浸出物含量），在本研究中依次是19.58%（酚氨比）、14.44%（茶多酚含量）、10.98%（總氨基酸含量）、10.28%（咖啡堿含量）、5.73%（水浸出物含量），兩者相比較可知，除總氨基酸、咖啡堿順序互換外，其他生化成分的排序相同，推測(cè)是因?yàn)樵诟甙被岷抠Y源中，氨基酸含量的離散程度相對(duì)更小，另外各生化成分的變異系數(shù)與之前的研究結(jié)果也均不相同，推測(cè)與測(cè)試樣本個(gè)體不同有關(guān)。

在本研究中，基于生化成分的聚類(lèi)，將25份黃金茶茶樹(shù)資源分成了兩大類(lèi)群，兩大類(lèi)群間僅在水浸出物含量、茶多酚含量、酚氨比方面存在顯著差異，王新超等? [16] 根據(jù)生化成分將98份廣西茶樹(shù)資源分成3類(lèi)，不同類(lèi)群間也僅在水浸出物含量、茶多酚含量、酚氨比上差異顯著。之前的研究未對(duì)各資源的主成分得分進(jìn)行分析，本研究發(fā)現(xiàn)，PC1得分為正的資源被歸為Ⅰ類(lèi)群，得分為負(fù)的資源被歸為Ⅱ類(lèi)群，PC1得分可能對(duì)類(lèi)群劃分有重要作用;Ⅰ類(lèi)群資源的茶多酚含量比Ⅱ類(lèi)群高，PC1主要代表水浸出物含量、茶多酚含量和酚氨比等多樣性信息。綜上，推測(cè)茶多酚含量的多樣性信息或許對(duì)分類(lèi)有較重要的作用。已有研究發(fā)現(xiàn)，兒茶素組分與茶樹(shù)進(jìn)化分類(lèi)有關(guān)? [28-29] ，50年前就有學(xué)者? [30] 認(rèn)為，酚類(lèi)化合物是次生代謝物中能提供最多分類(lèi)信息的化合物，目前已有多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)的兒茶素組分具有豐富的多樣性? [14，16-18，24，26-27] ，因此今后可以開(kāi)展針對(duì)兒茶素組分多樣性和分類(lèi)之間關(guān)系的研究。酚氨比是茶樹(shù)制茶品質(zhì)的一個(gè)參數(shù)，一般認(rèn)為，酚氨比小于8時(shí)，適合制作綠茶? [3] 。本研究發(fā)現(xiàn)，黃金茶茶樹(shù)資源的酚氨比均小于8，與之前研究發(fā)現(xiàn)的黃金茶茶樹(shù)制綠茶品質(zhì)較優(yōu)的結(jié)果一致? [23，31] 。初步篩選出1份高氨基酸含量資源和3份高茶多酚含量資源。隨著大眾消費(fèi)的多元化以及對(duì)茶葉中生化成分保健功能研究的不斷深入，高功能性化學(xué)成分特異的茶樹(shù)資源和品種日益受到重視，黃金茶茶樹(shù)資源可以為茶樹(shù)品種和高功能性化學(xué)成分特異茶樹(shù)品種的選育提供材料基礎(chǔ)。

黃金茶茶樹(shù)資源生化成分的遺傳多樣性指數(shù)大，表現(xiàn)出了豐富的生化成分多樣性，本研究初步篩選出1份高氨基酸含量資源和3份高茶多酚含量資源，為茶樹(shù)品種選育提供了材料基礎(chǔ)。主成分分析和聚類(lèi)分析結(jié)果表明，茶多酚含量對(duì)依據(jù)生化成分的分類(lèi)可能起到重要作用，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證，后續(xù)可以使用更多數(shù)量的樣本，并將兒茶素組成和其他更多生化成分納入研究。

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（責(zé)任編輯：徐 艷）