茶树功能性成分的遗传多样性分析及综合评价.pdf
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1、植物资源与环境学报 ():茶树功能性成分的遗传多样性分析及综合评价刘梦月 孙 悦 韦朝领 宋 博 陈志丹 曹士先 孙威江(.福建农林大学安溪茶学院 福建 泉州.福建农林大学:.海峡两岸特色作物安全生产省部共建协同创新中心.园艺学院 福建 福州.安徽农业大学 茶树生物学与资源利用国家重点实验室 安徽 合肥 .武夷星茶业有限公司 福建 武夷山)摘要:对 个适制乌龙茶的茶树 (.).品种(品系)的 个功能性成分含量和遗传多样性进行分析并根据筛选出的代表性评价指标对茶树材料进行综合评价 结果显示:份茶树材料间各功能性成分含量的差异均达极显著水平其中天福星 号()的茶多酚、表没食子儿茶素没食子酸酯()、
2、表儿茶素没食子酸酯()、可可碱和茶叶碱含量均最高 个成分含量的变异系数为.指数平均值为.通过相关性分析和主成分分析筛选出、游离氨基酸、茶多酚、表没食子儿茶素()、没食子儿茶素()和咖啡碱含量 个代表性评价指标 聚类分析和综合评价结果显示:在欧氏距离.处 份茶树材料分为 类各类具有不同的品质功能特点类和类可作为选育高茶多酚、高 茶树的亲本类可作为选育高游离氨基酸茶树的亲本类可作为选育低咖啡碱茶树的亲本 综合排名在第 至第 的材料集中分布在类其中金福星 号()的综合得分最高(.)类的天福星 号综合得分最高(.)综合排名在第 至第 的材料集中分布在类其中肉桂()的综合得分最高(.)类的毛蟹()综合得
3、分最低(.)整体而言综合得分从高至低依次为类、类、类、类类和类茶树材料的综合功能性较好 综上所述供试茶树材料功能性成分的遗传多样性和变异类型较丰富具备选育功能优良茶树种质资源的潜力 天福星 号、金福星 号、水仙()、白牡丹()、桂福星 号()、佛手()和丹桂()为综合功能性较好的种质资源 聚类分析结果和综合评价排序结果基本吻合选取的 个指标可作为初步评价功能性茶树种质资源的指标关键词:茶树 乌龙茶 功能性成分 遗传多样性 聚类分析 综合评价中图分类号:.文献标志码:文章编号:():./.收稿日期:基金项目:国家重点研发计划专项()福建农林大学“双一流”建设科技创新能力提升培育计划项目()福建张
4、天福茶叶发展基金会科技创新基金项目()作者简介:刘梦月()女山西朔州人硕士研究生主要从事可持续生态学方面的研究通信作者:.引用格式:刘梦月 孙 悦 韦朝领 等.茶树功能性成分的遗传多样性分析及综合评价.植物资源与环境学报 ():.()(.:.).():(.).().第 期刘梦月 等:茶树功能性成分的遗传多样性分析及综合评价 ()().()().(.)(.)(.)(.).:(.).茶树 (.).为多年生常绿木本经济作物起源于中国且种质资源较为丰富 由茶树鲜叶制作而成的茶在中国被称为“国饮”具有独特风味营养、保健功效也受到大众认可如茶多酚具有抗菌、抗炎和抗氧化功效咖啡碱具有兴奋、利尿、强心、消化和
5、解毒作用游离氨基酸具有镇静、保护神经和提高认知力等作用茶树的品质特征和保健功效成分与其鲜叶密切相关种质资源丰富度与品种改良和新品种培育有直接关系其中遗传多样性是生物多样性的重要组成也是种质资源筛选的基础 目前基于表型性状对茶树种质资源遗传多样性的研究已有较多报道在相同生境条件下该方法简单易于操作分析结果准确、稳定在一定程度上可为遗传育种选材提供参考 如段志芬等利用农艺性状多样性对云南大理茶种质资源进行了分析冯花等对不同地区茶树种质资源的数量、质量性状遗传多样性进行了研究王新超等对广西不同茶树种质资源的主要生化成分进行了遗传多样性分析 目前对福建省适制乌龙茶的茶树功能性成分的遗传多样性研究缺乏系
6、统报道有待补充和完善 近年来以功能性育种为目标的研究已成为国内外关注的热点 很多学者已开展茶叶化学成分的功能评价研究如林金科等认为高酯型儿茶素茶树种质资源可作为品质遗传改良的重要材料赵洋等对高氨基酸茶树种质资源进行了筛选从 份黄金茶材料中筛选出 份高氨基酸材料和 份高茶氨酸材料 研究茶树功能性成分筛选功能性强的茶树种质资源对于功能性茶树育种具有重要意义主成分分析能较好地解释群体方差的主要来源获得解释方差的重要性状并简化研究性状以利于更好地研究群体是一种比较成熟的综合评价方法在种质资源评价和筛选等方面广泛应用 利用主成分分析探索功能性茶树种质资源的评价指标构建综合评价模型可更加科学地筛选功能优良
7、的茶树种质资源 已有文献对功能性茶树种质资源的筛选仅侧重于单一的功能性成分未从整体对主要功能性成分进行综合评价 因此本研究以 个适制乌龙茶的茶树品种(品系)为材料在同一生境下进植 物 资 源 与 环 境 学 报第 卷行综合分析对其功能性成分含量和遗传多样性进行了比较和分析通过相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法筛选出代表性评价指标及功能优良的茶树种质资源并建立了综合评价模型以期为茶树品质功能评价及后续功能性茶树培育奠定基础 材料和方法.材料试验在武夷山市旗山科技工业园区茶树种质资源圃(东经、北纬 海拔 )内进行年均温 无霜期 年均降水量 光照充足 雨量充沛 属于中亚热带季风气候 试验材料为资
8、源圃收集的 份适制乌龙茶的茶树材料各材料处于同一生境、管理措施一致其中梅占()、水仙()、悦茗香()、黄观音()、本山()、毛蟹()、黄玫瑰()、瑞香()、金观音()、丹桂()、铁 观 音()、八 仙()、紫 牡 丹()、金 牡 丹()、黄 旦()和 春 兰()是 国 家 级 乌 龙 茶 品 种 肉 桂()、佛 手 ()、奇 兰()、紫 玫 瑰()、白 牡 丹()、九龙袍()和大红袍()是省级乌龙茶品种天福星 号()、金福星 号()和金福星 号()是农业农村部审定的乌龙茶品种金福星 号()、金福星 号()、桂福星 号()和桂福星 号()是武夷星茶业有限公司与福建农林大学共同培育的乌龙茶新品种(
9、系)于 年 月初每个品种(品系)随机采集无病虫害的一芽二叶 液氮固样使用 真空冷冻干燥机(北京博医康实验仪器有限公司)干燥 干燥后使用 多样品组织研磨仪(上海净信实业发展有限公司)进行研磨装入塑封袋置于 冰箱中保存、备用.方法参照/中的方法检测游离氨基酸含量参照/中的方法检测茶多酚含量参照/中的方法检测水浸出物含量参照/中的高效液相色谱法检测儿茶素和生物碱各组分含量儿茶素组分包括表没食子儿茶素没食子酸酯()、表儿茶素没食子酸酯()、没食子儿茶素没食子酸酯()、儿茶素()、表没食子儿茶素()、没食子儿茶素()、表儿茶素()和没食子酸()生物碱组分包括咖啡碱、可可碱和茶叶碱 每个材料设置 次重复每
10、个成分重复测定 次结果取平均值.数据处理和分析使用 软件对原始数据进行整理和统计参考文献中的方法计算 指数()用于表示遗传多样性采用变异系数()表示各功能性成分含量在材料间的差异性 使用 .软件对数据进行 相关性分析根据欧氏距离对供试材料进行聚类分析采用 标准化的正交旋转法进行主成分分析按照特征值大于等于 的标准提取主成分基于相关性分析和多样性分析结果参考文献中的方法筛选代表性指标从各主成分中特征向量绝对值较大的指标中选相关性不显著、显著负相关或极显著负相关且 指数较大的指标若指标间均显著或极显著正相关选 指数最大的指标 以各功能性成分含量的特征向量为依据确定各主成分的得分系数并构建综合模型最
11、后根据综合得分对材料进行排序和分级使用 .软件采用最小显著差异法()对上述分级结果进行多重比较 结果和分析.茶树功能性成分的遗传多样性分析 份茶树材料功能性成分含量及遗传多样性的比较见表 结果显示:份茶树材料的游离氨基酸、茶多酚、水浸出物、表没食子儿茶素没食子酸酯()、表儿茶素没食子酸酯()、没食子儿茶素没食子酸酯()、儿茶素()、表没食子儿茶素()、没食子儿茶素()、表儿茶素()、没食子酸()、咖啡碱、可可碱和茶叶碱含量分 别 为.、.、.、.、.第 期刘梦月 等:茶树功能性成分的遗传多样性分析及综合评价、.、.、.、.、.、.、.、.、.其中天福星 号的茶多酚、可可碱和茶叶碱含量均最高明显
12、高于其他材料水浸出物、和咖啡碱含量也较高 方差分析结果显示:供试茶树材料间各功能性成分含量的差异均达极显著水平结果(表)还显示:个成分含量的变异系数为.变化范围较大存在丰富的变异其中 含量的变异系数最大水浸出物含量的变异系数最小 说明供试茶树中水浸出物的改良潜力较小结果(表)还显示:个成分含量的 指数平均值为.从高至低依次为 含量、水浸出物含量、可可碱含量、游离氨基酸含量和表 份茶树材料功能性成分含量及遗传多样性的比较()(.).()材料 梅占.肉桂.水仙.天福星 号 .黄观音.悦茗香.佛手.奇兰.金福星 号 .本山.金福星 号 .毛蟹.黄玫瑰.桂福星 号 .瑞香.金观音.丹桂.铁观音.紫玫瑰
13、.金福星 号 .桂福星 号 .白牡丹.八仙.九龙袍.大红袍.紫牡丹.金福星 号 .金牡丹.黄旦.春兰.最小值 .最大值 .平均值.标准差 .值 ./.植 物 资 源 与 环 境 学 报第 卷续表 ()材料 梅占.肉桂.水仙.天福星 号 .黄观音.悦茗香.佛手.奇兰.金福星 号 .本山.金福星 号 .毛蟹.黄玫瑰.桂福星 号 .瑞香.金观音.丹桂.铁观音.紫玫瑰.金福星 号 .桂福星 号 .白牡丹.八仙.九龙袍.大红袍.紫牡丹.金福星 号 .金牡丹.黄旦.春兰.最小值 .最大值 .平均值.标准差 .值 ./.):游离氨基酸含量 ():茶多酚含量 ():水浸出物含量 ():表没食子儿茶素没食子酸酯
14、含量 ():表儿茶素没食子酸酯含量 ():没食子儿茶素没食子酸酯含量 ():儿茶素含量 ():表没食子儿茶素含量 ():没食子儿茶素含量 ():表儿茶素含量 ():没食子酸含量 ():咖啡碱含量 ():可可碱含量 ():茶叶碱含量 ().:.:变异系数 :指数 .含量、含量、茶多酚含量、咖啡碱含量、含量、含量、含量、茶叶碱含量、含量、含量其中 含量的 指数最大(.)含量的 指数最小(.)说明供试茶树材料的功能性成分有丰富的遗传多样性.茶树功能性成分的相关性分析对 份茶树材料不同功能性成分含量进行相关性分析结果见表 结果显示:茶树各功能性成分含量间存在不同程度相关性 其中游离氨基酸含量与茶多酚、
15、水浸出物、表没食子儿茶素没食子酸酯()、表儿茶素没食子酸酯()和表儿茶素第 期刘梦月 等:茶树功能性成分的遗传多样性分析及综合评价()含量呈极显著或显著负相关与没食子酸()含量呈显著正相关茶多酚含量与 含量呈显著负相关与其他成分含量呈极显著或显著正相关水浸出物含量与、没食子儿茶素没食子酸酯()、没食子儿茶素()、和生物碱(咖啡碱、可可碱和茶叶碱)含量呈极显著或显著正相关 含量与儿茶素()和 含量无显著相关性与其他成分含量呈极显著或显著正相关 含量与、和生物碱含量呈极显著或显著正相关 含量与表没食子儿茶素()、和生物碱含量呈极显著或显著正相关 含量与、和咖啡碱含量呈极显著或显著正相关与 含量呈显
16、著负相关 含量与 和 含量呈极显著或显著正相关与 含量呈极显著负相关 含量与 和茶叶碱含量呈极显著负相关 含量与 含量呈极显著负相关 含量与可可碱含量呈显著正相关咖啡碱含量与可可碱和茶叶碱含量呈极显著正相关可可碱含量与茶叶碱含量呈极显著正相关表 份茶树材料不同功能性成分含量间的相关系数)(.).)指标相关系数 .):游离氨基酸含量 :茶多酚含量 :水浸出物含量 :表没食子儿茶素没食子酸酯含量 :表儿茶素没食子酸酯含量 :没食子儿茶素没食子酸酯含量 :儿茶素含量 :表没食子儿茶素含量 :没食子儿茶素含量 :表儿茶素含量 :没食子酸含量 :咖啡碱含量 :可可碱含量 :茶叶碱含量 .:.:.茶树功能
17、性成分的主成分分析对 份茶树材料各功能性成分含量进行主成分分析结果见表 结果显示:前 个主成分的特征值大于累计贡献率为.基本能够反映供试 份茶树材料品质功能的综合信息 第 主成分的贡献率为.其中没食子儿茶素没食子酸酯()、可可碱、茶叶碱、表没食子儿茶素没食子酸酯()、咖啡碱和水浸出物含量特征向量的绝对值较大均在.以上第 主成分的贡献率为.其中表儿茶素没食子酸酯()、游离氨基酸、表儿茶素()、茶多酚和水浸出物含量特征向量的绝对值较大均在.以上第 主成分的贡献率为.其中表没食子儿茶素()含量特征向量的绝对值较大为.第 主成分的贡献率为.其中水浸出物、儿茶素()、没食子儿茶素()和咖啡碱含量特征向量
18、的绝对值较大均在.以上结合相关性分析和遗传多样性分析结果筛选代表性指标(水浸出物由于改良潜力较小不纳入筛选范围)第 主成分中、咖啡碱、可可碱和茶叶碱含量间均存在极显著或显著正相关其中 含量的 指数最大选 含量作为功能因子第 主成分中游离氨基酸含量与茶多酚、和 含量呈极显著或显著负相关其中茶多酚含量的 指数较大选游离氨基酸和茶多酚含量作为功能因子第 主成分中选植 物 资 源 与 环 境 学 报第 卷 表 份茶树材料各功能性成分含量的主成分分析结果)(.).)主成分特征向量/.):游离氨基酸含量 :茶多酚含量 :水浸出物含量 :表没食子儿茶素没食子酸酯含量 :表儿茶素没食子酸酯含量 :没食子儿茶素
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- 茶树 功能 成分 遗传 多样性 分析 综合 评价
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