河南省地方茶樹種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性研究

潘宇婷，袁正仿，袁紅雨，班秋艷，江昌俊,*

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點實驗室，安徽 合肥 230031； 2. 信陽師范學(xué)院 河南省茶樹生物學(xué)重點實驗室，河南 信陽 464000)

0 引言

我國茶樹種質(zhì)資源極為豐富，可供開發(fā)的資源很多.地方茶樹種質(zhì)資源是在長期的自然和人為選擇下形成的，對本地的環(huán)境有極強的適應(yīng)能力，蘊藏著豐富的優(yōu)質(zhì)和抗性基因.但隨著無性系良種的推廣，地方群體種面臨著被淘汰的危險，目前部分種質(zhì)資源已經(jīng)流失，這對茶樹育種尤其是優(yōu)異資源的挖掘極為不利[1，2].植物的表型遺傳多樣性是遺傳多樣性研究的重要部分，是植物基因型和其所處的生態(tài)環(huán)境的綜合體現(xiàn)[3].植物的葉片不但能為植物的生長提供能量，還直接與外界環(huán)境接觸，容易受外界的直接刺激產(chǎn)生變異，對其葉片性狀評價最能代表其表型遺傳多樣性，目前，這種方法也在很多作物上得到應(yīng)用[4-8].茶樹是葉用經(jīng)濟作物，其表型性狀是選擇育種材料的重點[9，10]，因此研究地方茶樹種質(zhì)資源的表型性狀具有重要意義.

河南省是我國長江北主要產(chǎn)茶區(qū)，產(chǎn)茶歷史悠久，茶樹多集中在河南省南部的信陽、南陽等地[11，12].河南茶區(qū)處于亞熱帶-暖溫帶，是我國南北氣候的過渡帶，也是南茶北移的過渡區(qū)，因此在茶樹引種馴化中有特殊的地位[13].但對河南省地方茶樹種質(zhì)資源的多樣性研究很少，為此，本研究考察收集了113份河南省地方種質(zhì)資源，對其表型性狀進行觀測和分析.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2016年—2017年在河南省信陽市浉河區(qū)、羅山縣、潢川縣、光山縣、商城縣和南陽市桐柏縣等地考察收集茶樹地方種質(zhì)資源.

1.2 表型性狀的測定

每份資源采取10片當(dāng)年生枝干中部典型成熟葉，按照江昌俊[14]編著的《茶樹育種學(xué)》中“茶樹種質(zhì)資源性狀描述”方法，對葉片的15個表型性狀進行觀測分析，包含12個描述型性狀和葉長、葉寬、葉片厚度等3個數(shù)值型性狀.

1.3 統(tǒng)計與分析

對描述型性狀按照其標(biāo)準(zhǔn)分級賦值轉(zhuǎn)化為數(shù)量型性狀，結(jié)果見表1.

表1 河南省地方茶樹種質(zhì)資源12個描述型性狀的變異Tab. 1 Heteromorphosis of phenotypic characteristics for Henan tea germplasm resources

用Excel軟件計算各表型性狀的平均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、遺傳多樣性指數(shù)(H′).用SPSS 22.0 進行相關(guān)性分析和聚類分析.表型性狀的遺傳多樣性指數(shù)(H′)采用Shannon-Weave指數(shù)計算，計算公式為：

H′=∑PilnPi.

其中Pi為某個性狀第i個代碼出現(xiàn)的頻率.計算H′前，先對數(shù)量性狀進行數(shù)量化處理，即每個性狀進行10級分類，結(jié)果見表2.

表2 河南省地方茶樹種質(zhì)資源描述型性狀10級分類表Tab. 2 10 levels of phenotypic characteristics for Henantea germplasm resources

注：s為標(biāo)準(zhǔn)差，x為平均數(shù)[15].

2 結(jié)果與分析

2.1 表型性狀的變異及遺傳多樣性

根據(jù)表型性狀的差異，共采集了113份不同的茶樹資源.113份河南省地方茶樹種質(zhì)資源的12個描述型性狀在其描述級別上有不同程度的表現(xiàn)，統(tǒng)計分析結(jié)果見表3.

表3 描述型性狀的頻率分布及多樣性指數(shù)Tab. 3 Diversity index and frequency distribution of descriptive characteristics

由表3可知，除葉片著生角度未見“下垂”，其他性狀在各表型級別上都有分布，但分布程度不均一.113份種質(zhì)資源基本屬于中小葉種，葉形多為長橢圓形或橢圓形，披針形較少；葉色綠色及深綠色居多，其他3種性狀分布分散；葉面隆起性和葉齒密度在各表型級別上分布較均勻；葉片多呈上斜或稍上斜狀著生，水平著生很少，未見下垂；光澤性主要為中和強；葉緣多為平直和微波狀；葉齒銳度、深度多為中、?。蝗~尖主要為漸尖，其次為鈍尖，急尖和圓尖少.可見113份種質(zhì)資源的12個描述型性狀表現(xiàn)出一定的集中性，且各性狀的遺傳多樣性水平不同，遺傳多樣性指數(shù)分布在0.72～0.11之間，平均為0.97，葉色(1.11)>葉齒密度(1.09)>葉形(1.08)=葉片隆起(1.08)>葉身(1.07)>葉齒銳度(1.03)>光澤性(1.02)>葉緣(0.96)>葉面積(0.92)>葉齒深度(0.77)>葉片著生角度(0.74)>葉尖(0.72)，其中葉色、葉齒密度、葉形、葉面隆起性、葉身、葉齒銳度和光澤性的遺傳多樣性指數(shù)均大于1，說明這7個性狀的遺傳變異較豐富.

從表型性狀的基本數(shù)據(jù)統(tǒng)計中可看出(表4)，15個性狀的變異系數(shù)在15.35%～46.31%之間，其中葉身的變異程度最大，葉齒銳度次之，光澤性的變異程度最小.在對表型性狀的觀測中，發(fā)掘出8份特異茶樹資源，其中2份資源葉長≤3.0 cm，6份資源葉寬≤2.0 cm.

綜合各性狀的最大值、最小值、變異系數(shù)、遺傳多樣性指數(shù)，種質(zhì)資源的表型性狀差異明顯，遺傳多樣性豐富，可供篩選優(yōu)異種質(zhì)資源的潛力大.

表4 表型性狀的基本數(shù)據(jù)統(tǒng)計Tab. 4 Statistical analysis of phenotypic characteristics

注：葉長、葉寬、葉片厚度的單位為mm.

2.2 相關(guān)性分析

從表5可以看出，各表型性狀之間不是相互獨立的，而是存在一定的聯(lián)系.由表5可看出，120對性狀的組合中，18對性狀呈極顯著相關(guān)，11對性狀呈顯著相關(guān).其中葉形與葉尖，葉面隆起性、葉齒深度、葉長、葉寬和葉面積兩兩互呈極顯著相關(guān)，同時，葉長與葉形，葉齒密度與葉長、葉寬、葉面積呈極顯著負相關(guān).葉長與葉面積的相關(guān)性最高，相關(guān)性系數(shù)為0.85.

表5 各表型性狀間的相關(guān)性分析Tab. 5 Correlation among the phenotypic characteristics

注：*、**分別代表P=0.05、P=0.01水平上顯著相關(guān).

2.3 表型性狀的聚類分析

基于12個描述型性狀，對113份種茶樹質(zhì)資源進行聚類分析，在遺傳距離為22時，可分為4大類群(圖1).

圖1 種質(zhì)資源表型性狀聚類圖Fig. 1 Cluster analysis of tea germplas

第1類群包括65份資源，主要特點是葉面積多為中小葉，葉形橢圓形居多，近圓形次之，葉色綠，葉面平，葉身稍內(nèi)折，葉片呈稍上斜或上斜狀著生，葉齒銳、密、淺，葉尖主要為漸尖和鈍尖；第2類群包括21份資源，主要特點是葉面積為中葉，葉形長橢圓形，葉色綠，葉面隆起，葉身背卷，葉齒銳密，葉尖主要為漸尖和鈍尖；第3類群有3份資源，主要特點是葉面積為小葉、葉形披針形，葉色深綠，葉面微隆起，葉身稍內(nèi)折，葉緣波狀，葉面光澤性強，葉齒銳稀，葉尖為鈍尖；第4類群包括24份資源，主要特點是葉面積變異較大，葉形橢圓形，葉色為深綠或墨綠，葉面微隆起，葉身平，葉面光澤性強，葉齒銳淺，葉尖為漸尖.

2.4 河南省地方種質(zhì)資源的分類

茶樹是葉用作物，葉片是人類利用的材料，在生產(chǎn)上人們習(xí)慣以葉片大小、形狀或顏色給品種或類型命名，便于在生產(chǎn)上加以區(qū)別.基于葉面積、葉形、葉色等3個性狀的差異，可將113份河南省地方種質(zhì)資源分為31個類型(表6)，圖片見附錄.

表6 種質(zhì)資源類型一覽表Tab. 6 The list of germplasm resources types

3 結(jié)論

河南省地方茶樹種質(zhì)資源在形態(tài)上變異豐富.113份種質(zhì)資源的變異系數(shù)在15.35%～46.31%之間，平均36.04%，比蔣會兵[16]調(diào)查的云南省地方品種的表型性狀的變異系數(shù)(25.84%)高，比貴州省貴定鳥王種[17]低(56.11%)，遺傳多樣性指數(shù)分布在0.72～0.11之間，平均為0.97，略高于國內(nèi)茶樹資源的平均值(0.96).在河南省地方茶樹種質(zhì)資源中發(fā)掘出8份特異種質(zhì)資源，其中2份葉長≤3.0 cm、6份葉寬≤2.0 cm.

通過對15個表型性狀進行相關(guān)性分析，各性狀之間存在一定的聯(lián)系.總的來說，葉片越長、越寬，葉面隆起性越強、葉齒深度越深、葉齒密度越稀.該結(jié)果與俞文生等人[18]的研究結(jié)果相符.

利用描述型性狀可將113份種質(zhì)資源劃分為4大類群，各類群間種質(zhì)資源的表型性狀有較大的差異，各個類群資源的來源地表現(xiàn)出一定的地域集中性，這可能是因為同一地域的茶樹群體之間交流較多，其表型性狀相似性也較大.

葉面積、葉形、葉色等3個性狀對茶葉加工、適制性研究及育種均有較大的影響，基于這三個性狀的差異，共將113份河南省地方種質(zhì)資源共分為31個類型.

目前，對云南、貴州、四川等地茶樹資源的研究較多，但對河南省地方茶樹資源研究很少.河南地處南北交界的特殊地理位置，對南茶北引有其獨有的地位，因此對河南省地方茶樹種質(zhì)資源進行調(diào)查與分析，對今后挖掘優(yōu)異茶樹資源、選育新品種有重要的作用.但僅僅對表型性狀的研究是遠遠不夠的，還需結(jié)合化學(xué)[19]、分子生物學(xué)[20]等多個領(lǐng)域進行綜合研究和評價.