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种质资源与遗传育种

四川茶树资源遗传多样性及高EGCG资源筛选

  • 谢文钢 1 ,
  • 李晓松 2 ,
  • 谭礼强 1 ,
  • 陈玮 1 ,
  • 杨雪梅 3 ,
  • 文维奇 3 ,
  • 高先荣 3 ,
  • 唐茜 , 1, *
展开
  • 1.四川农业大学园艺学院,四川成都 611130
  • 2.铜仁市农业科学院,贵州铜仁 554300
  • 3.四川名山茶树良种繁育场,四川雅安 625100
*唐茜,E-mail:

谢文钢(1987—),男,博士,讲师,研究方向:茶树遗传育种与生态栽培。

收稿日期: 2019-11-26

  要求修回日期: 2020-02-22

  网络出版日期: 2020-12-25

基金资助

四川省科技厅茶树育种攻关课题(2016NYZ0037)

四川省省属高校科研创新团队建设计划项目“茶树种质资源发掘创新与育种利用”

版权

版权所有,未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计。

Genetic Diversity of Tea Resources and Screening High EGCG Germplasms in Sichuan Province

  • XIE Wengang 1 ,
  • LI Xiaosong 2 ,
  • TAN Liqiang 1 ,
  • CHEN Wei 1 ,
  • YANG Xuemei 3 ,
  • WEN Weiqi 3 ,
  • GAO Xianrong 3 ,
  • TANG Qian , 1, *
Expand
  • 1. College of Horticulture, Sichuan Agricultural University, Chengdu, Sichuan 611130, China
  • 2. Tongren Academy of Agricultural Sciences, Tongren, Guizhou 554300, China
  • 3. Mingshan Tea Breeding Farm, Ya’an, Sichuan 625100, China
*TANG Qian,E-mail:

Received date: 2019-11-26

  Request revised date: 2020-02-22

  Online published: 2020-12-25

Copyright

Copyright reserved © 2020.

摘要

为促进四川茶树资源评价与茶树特异资源鉴定,本文利用11对SSR引物对109份四川茶树资源进行了遗传多样性和亲缘关系分析,并对其夏梢的茶多酚含量及儿茶素组分进行分析测定。结果表明:11对SSR引物共扩增出35个观测等位基因,遗传多态信息量(PIC)、Nei’s多态性指数及Shannon信息指数的平均值分别为0.58、0.58、0.98。将109份种质资源聚为7个类群,在分子水平上具有较大差异性,材料来源地间遗传距离与地理距离不存在显著的相关性。同时对茶多酚及儿茶素组分进行分析,109份材料夏梢的茶多酚为(21.59%±0.25%)~(30.56%±0.72%)(平均25.17%±1.87%),儿茶素为21.82%~25.04%(平均23.29%),酯型儿茶素为17.91%~22.08%(平均19.46%),EGCG为9.71%~16.24%(平均13.86%)。结果显示,四川茶树资源遗传背景较复杂,遗传基础较宽且差异较大,具有丰富的遗传多样性。从中筛选出一批特异资源材料,其中高儿茶素资源8份(>19%),高酯型儿茶素资源10份(>15%),高EGCG资源14份(>13%),超高EGCG资源的5份(>15%)。为核心茶树资源圃建设及高EGCG资源鉴定评价提供理论依据。

本文引用格式

谢文钢 , 李晓松 , 谭礼强 , 陈玮 , 杨雪梅 , 文维奇 , 高先荣 , 唐茜 . 四川茶树资源遗传多样性及高EGCG资源筛选[J]. 热带作物学报, 2020 , 41(12) : 2430 -2438 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.12.009

Abstract

In order to protect and exploit tea specific resources in Sichuan Province, 11 simple sequence repeat (SSR) primers were used to determine the genetic polymorphism and genetic relationship among 109 tea germplasms, and the contents of tea catechins and total polyphenols in summer tea shoots were analyzed. SSR analysis showed that a total of 35 alleles were amplified. The average value of polymorphism information content (PIC), Nei’s polymorphism index (H) and Shannon information index (I) was 0.58, 0.58 and 0.98, respectively. 109 germplasm resources were divided into seven groups, which showing great differences at the molecular level. There was no obvious correlation between genetic and geographical distance among the material resources. At the same time, the components of tea polyphenols and catechins in 109 germplasm resources were analyzed. The total contents of tea polyphenols, catechin, ester-catechin and epigallocatechin gallate ranged from 21.59%±0.25% to 30.56%±0.72%, 21.82% to 25.04%, 17.91% to 22.08%, and 9.71% to 16.24%, respectively. The average value was 25.17%±1.87%, 23.29%, 19.46% and 13.86%, respectively. These results showed that tea genetic diversity was rich in Sichuan. Those genetic backgrounds were complex, and the genetic basis of variation was large. A series of specific genetic resource were screened out, including eight high catechin resources (more than 19%), ten high ester catechin resources (more than 15%), 14 high EGCG resources (more than 13%), and five high EGCG resources (more than 15%). These results would provide a theoretical basis for constructing tea tree nursery and evaluating high EGCG resources.

茶树种质资源是开展茶树种质创新、育种和新产品开发的重要基础[1]。近年来,为助推茶产业转型升级,亟需加强四川茶树品种资源的评价和利用,进一步开发利用优质、特异资源选育茶树良种。而表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate,EGCG)是茶多酚具有生理活性和广阔用途的最关键的核心成分,是影响茶叶品质的关键因子之一,目前还不能人工合成,且茶叶是其唯一来源[2,3]。因此,云南、广东、福建、陕西等省均加强了优质特异茶树资源的筛选和鉴定,特别是高EGCG资源的研究[3,4,5,6]
四川茶树种质资源丰富,且唐晓波等[2]发现四川中小叶群体种EGCG的春夏秋梢平均值高于云南大叶种。高EGCG的特异茶树种质资源已用于深加工、功能性产品的开发及特异优质品种选育。但EGCG含量的遗传模式是微效多基因控制的数量性状[7],使高EGCG茶树品种的传统育种方法耗时长和效率低[8]。微卫星DNA序列(simples sequece repeat,SSR)标记被认为是目前遗传多样性分析或种质资源鉴定和评价最为有效的工具之一[9]。近年来,国内学者在SSR标记分析茶树资源的遗传多样性的基础上,进行了儿茶素含量等重要性状的QTL定位与性状鉴定等[10,11,12,13,14,15]。研究发现儿茶素含量受年度影响较小[7],促进了对高EGCG资源的筛选研究。本课题组选取四川中小叶群体种中具有代表性的109份资源材料为研究对象,应用SSR标记进行遗传多样性分析,同时对这些材料进行高EGCG资源的筛选评价,旨在了解其多样性及筛选高EGCG茶树资源,为核心茶树资源圃建设及高EGCG资源鉴定评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料取自四川省茶树种质资源圃(103°12′E,30°12′N)。供试材料为四川农业大学茶树育种团队和名山茶树良种繁育场从四川名山区、沐川县、荥经县、北川县、青川县等茶区收集的四川中小叶群体种单株,经扦插繁育后移栽的株系,每份采用双行双株栽植,面积9 m2(1.5 m×6.0 m),共109份(表1)。采摘供试茶树材料完整、无病虫害感染的1芽1叶新梢,用锡箔纸包裹采用液氮速冻后,保存在-80 ℃冰箱中,备用。
表1 109份茶树资源材料信息

Tab. 1 109 tea resources information and origins

编号
No.
种质名称
Name
原产地
Origin
编号
No.
种质名称
Name
原产地
Origin
编号
No.
种质名称
Name
原产地
Origin
1 名山03 名山区城西镇 13 名山15 名山区蒙阳镇 25 天全03 天全县思经乡
2 名山13 名山区红星镇 14 名山04 名山区新店镇 26 天全04 天全县思经乡
3 名山07 名山区红岩乡 15 名山08 名山区新店镇 27 天全05 天全县鱼泉乡
4 名山01 名山区前进乡 16 荥经05 荥经县民建乡 28 天全06 天全县鱼泉乡
5 名山02 名山区前进乡 17 荥经04 荥经县民建乡 29 天全07 天全县鱼泉乡
6 名山12 名山区蒙顶山 18 荥经01 荥经县天凤乡 30 雨城04 雨城区碧峰峡镇
7 名山10 名山区蒙顶山 19 荥经02 荥经县天凤乡 31 雨城03 雨城区碧峰峡镇
8 名山02 名山区蒙顶山 20 荥经03 荥经县天凤乡 32 雨城01 雨城区中里镇
9 名山05 名山区蒙顶山 21 荥经06 荥经县烈士乡 33 雨城02 雨城区中里镇
10 名山06 名山区蒙阳镇 22 荥经07 荥经县烈士乡 34 雨城05 雨城区中里镇
11 名山11 名山区蒙阳镇 23 天全02 天全县思经乡 35 旺苍05 旺苍县高阳镇
12 名山14 名山区蒙阳镇 24 天全01 天全县思经乡 36 旺苍04 旺苍县高阳镇
编号
No.
种质名称
Name
原产地
Origin
编号
No.
种质名称
Name
原产地
Origin
编号
No.
种质名称
Name
原产地
Origin
37 旺苍01 旺苍县木门镇 62 洪雅06 洪雅县汉王乡 87 安县03 安县茶坪乡
38 旺苍02 旺苍县木门镇 63 洪雅04 洪雅县汉王乡 88 安县05 安县高川乡
39 旺苍03 旺苍县木门镇 64 洪雅05 洪雅县汉王乡 89 安县06 安县高川乡
40 旺苍06 旺苍县东河镇 65 洪雅07 洪雅县汉王乡 90 安县07 安县高川乡
41 旺苍07 旺苍县东河镇 66 洪雅01 洪雅县中山乡 91 平武04 平武县平通镇
42 青川01 青川县七佛乡 67 洪雅02 洪雅县中山乡 92 平武05 平武县平通镇
43 青川02 青川县七佛乡 68 洪雅03 洪雅县中山乡 93 平武07 平武县土城乡
44 青川03 青川县七佛乡 69 邛崃01 邛崃市平乐镇 94 平武06 平武县土城乡
45 青川04 青川县七佛乡 70 邛崃02 邛崃市平乐镇 95 平武01 平武县大印镇
46 青川07 青川县孔溪乡 71 邛崃03 邛崃市平乐镇 96 平武02 平武县大印镇
47 青川05 青川县孔溪乡 72 邛崃04 邛崃市平乐镇 97 平武03 平武县大印镇
48 青川06 青川县孔溪乡 73 邛崃05 邛崃市平乐镇 98 长宁01 长宁县双河乡
49 南江01 南江县下两乡 74 邛崃06 邛崃市平乐镇 99 长宁02 长宁县双河乡
50 南江02 南江县下两乡 75 邛崃07 邛崃市平乐镇 100 长宁03 长宁县双河乡
51 南江03 南江县下两乡 76 北川01 北川县贯岭乡 101 长宁04 长宁县富兴乡
52 南江04 南江县汇滩乡 77 北川02 北川县贯岭乡 102 长宁05 长宁县富兴乡
53 南江05 南江县汇滩乡 78 北川03 北川县贯岭乡 103 长宁06 长宁县富兴乡
54 南江06 南江县汇滩乡 79 北川04 北川县曲山镇 104 长宁07 长宁县富兴乡
55 南江07 南江县汇滩乡 80 北川05 北川县曲山镇 105 兴文01 兴文县大河乡
56 沐川02 沐川县新凡乡 81 北川06 北川县曲山镇 106 兴文02 兴文县大河乡
57 沐川01 沐川县新凡乡 82 北川07 北川县都坝乡 107 兴文03 兴文县大河乡
58 沐川03 沐川县新凡乡 83 北川08 北川县都坝乡 108 兴文04 兴文县大河乡
59 沐川04 沐川县建和乡 84 安县04 安县茶坪乡 109 兴文05 兴文县晏阳乡
60 沐川05 沐川县建和乡 85 安县01 安县茶坪乡 110 福鼎大白茶 福鼎市点头镇
61 沐川06 沐川县建和乡 86 安县02 安县茶坪乡

1.2 方法

1.2.1 提取DNA、PCR扩增及产物检测 用植物DNA提取试剂盒(DP305)提取DNA。本研究从王丽鸳等[16]、Tan等[17]、李慧[18]、王馨语[19]报道的SSR标记中选取30对引物对其基因组DNA模板进行扩增,选出的多态性较高、条带清晰且重复性好的11对核心引物,委托深圳华大基因有限公司合成,引物信息(见表2)。参照王丽鸳[20]的SSR-PCR反应体系及扩增程序设计。数据处理采用人工读带的方法,按照分子量大小,从大到小按照A、B、C、D、E等依次记录条带,缺失条带以“XX”表示,记录每个参试品种的基因型[21]。利用软件Popgene统计分析每对引物扩增的多态性信息量(polymorphism information content, PIC)、Shannon信息指数(shannon′s information index, I)、Nei’s多样性指数(H)、观测等位基因数(number of alleles, Na)、有效等位基因数(effective number of alleles, Ne)、近交系数(Fit)、遗传分化系数(Fst)、基因流(Nm)。多态性信息量(PIC)用其简化公式PIC=1-∑Pi2,Pi表示第i个等位基因位点出现的频率[22,23]
表2 不同引物组合序列

Tab. 2 Different primer sequences

引物
Primer
引物序列primer sequence(5′-3′)
正向Forward 反向Reverse
TM209 AAGGAAAATCTATGGTGAA ATGGTCAATGCTTGGAG
TM169 AATAAGGCTACTCTTGG CGGCATTGTCTTTCAGT
TM132 TAATAATGGGCTCTTCA TAATAATGGGCTCTTCA
TM056 TTGTTGGGTAGCTTTACTTGC TCAGGACGATTATGAGGATTA
TM237 TTGGGAAACAAGAGTGA TCTGGGACGAGGATAAT
CsFM1384 CGAATCATGATGACCCACTG CAGCGAGGGAGAAGAATGAG
CsFM1058 CCCCTCCATCTATCTCCCTC GGACTGTTGTTGGGAAGAA
CsFM1599 GGCCCTGTTTTTACACTCCA GATTGGTTTCTGGTTCGCAT
A18 ACGCTTCTGTTTGGTCTATT GATCTTGCTCATCCCTTCAC
A114 TAGCTTTGTGGAGCCTGAG ATCTTCCTTCGCTAACCC
A44 TGCAACTCGGCCTTCTGT GGAGCTGACTTAGCCCTCA
1.2.2 茶多酚类成分检测 2017年夏,采摘四川省茶树种质资源圃109份供试材料的新梢,标准为1芽2叶,以同等条件下生长的福鼎大白茶作为对照。采用微波杀青制成生化样。茶多酚(tea polyphenol,TP)含量采用GB/T 8313-2008《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》中的福林酚法测定[24],后选取其中茶多酚含量高的材料,采用ISO 14502-2-2005中的《高效液相色谱法》测定其儿茶素组分[25]。儿茶素品质指数= (EGCG+ECG)/EGC×100[26]

1.3 数据处理

利用SPSS统计软件进行主成分分析,运用NTsys软件计算各供试茶树材料的Nei’s遗传距离[27],并构建(Neighbor-Joining)系统进化树,进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 SSR标记遗传多样性及群体种遗传分化

使用Popgene软件对供试材料SSR标记进行分析。结果表明(表3),有效等位基因数目(Ne)为1.00~3.13(平均2.48);共检测到观测等位基因数(Na)35个(平均3.18);多态性信息量(PIC)为0.45~0.68(平均0.58);Shannon信息指数(I)为0.70~1.18(平均0.98);Nei’s多态性指数为0.45~0.68(平均0.58)。各供试材料在11个位点的遗传分化见表3,总近交系数Fit范围为0.02~0.28(平均0.15),说明在供试材料间存在少量的近交;遗传分化系数Fst介于0.51~0.64之间(平均0.57),说明57.43%的遗传变异存在于地区间,42.57%存在于地区内部;基因流Nm在0.14~0.24间波动,平均0.19。
表3 109份茶树资源遗传多样性及群体遗传分化系数

Tab. 3 Genetic diversity parameters and population genetic differentiation coefficient of 109 tea resources

多态位点
Polymorphic locus
观测等位基因数Na 有效等位基因数Ne Shannon多态性信息指数I 多态性信息量PIC Nei’s多态指数H 总近交系数Fit 遗传分化系数Fst 基因流
Nm
A114 3 1.82 0.70 0.45 0.45 0.19 0.60 0.17
TM237 3 1.00 0.86 0.50 0.50 0.02 0.51 0.24
TM209 4 2.66 1.07 0.62 0.62 0.16 0.58 0.18
TM169 3 2.23 0.93 0.55 0.55 0.22 0.61 0.16
TM132 3 2.07 0.89 0.52 0.52 0.19 0.60 0.17
TM056 3 2.94 1.09 0.66 0.66 0.04 0.52 0.23
A18 3 2.96 1.09 0.66 0.66 0.13 0.57 0.19
A44 3 2.08 0.92 0.54 0.54 0.28 0.64 0.14
CS1058 3 2.98 1.10 0.66 0.66 0.13 0.57 0.19
CS1384 3 2.30 0.96 0.57 0.45 0.20 0.60 0.17
CS1599 4 3.13 1.18 0.68 0.68 0.10 0.55 0.21
平均 3.18 2.48 0.98 0.58 0.58 0.15 0.57 0.19

2.2 聚类分析

根据Nei’s遗传距离构建109份茶树资源的聚类图(图1)。109份供试材料被分为7个类群,第Ⅰ类群包含8份材料,分别是天全05、安县04、名山05、名山14、兴文04、邛崃03、荥经01、平武07。第Ⅱ类群包含8份材料,分别是名山04、名山11、北川01、南江01、邛崃05、南江04、名山02、长宁01。第Ⅲ类群只包括了2份材料,天全06和邛崃06。第Ⅳ类群包含15份材料,分别是荥经04、荥经05、名山01、平武03、旺苍01、安县05、兴文02、北川02、安县01、雨城01、平武06、安县07、邛崃07、安县06、兴文01。第Ⅴ类群包含了6份材料,名山03、名山10、旺苍03、名山15、名山08和荥经02。第Ⅵ类群包含10份材料,天全03、天全04、雨城02、北川08、洪雅02、长宁02、平武05、平武04、雨城05、青川06。第Ⅶ类群包含大部分材料,共60份。
图1 基于SSR分子标记的UPGMA聚类图

Fig. 1 UPGMA dendrogram based on SSR molecular marker

2.3 高EGCG资源筛选

2.3.1 茶多酚差异性分析 对109份供试材料及对照品种福鼎大白茶的茶多酚进行检测分析(见表4)表明,供试材料的茶多酚含量为(21.59%±0.25%)~(30.56%±0.72%)(平均25.17%±1.87%),其中旺苍07最高,为30.56%±0.72%,其次是平武07、沐川06、平武06、荥经05(均>29%)。北川03最低,为21.59%±0.25%。旺苍07、平武07、沐川06、平武06、荥经07、名山09等材料茶多酚含量均较高。
表4 2017年供试材料夏梢茶多酚含量

Tab. 4 Tea polyphenol content of summer shoots in 2017

名称Name 茶多酚TP/% 名称Name 茶多酚TP/% 名称Name 茶多酚TP/%
名山01 21.86±0.49 旺苍04 24.40±0.40 邛崃07 23.38±0.43
名山02 26.30±0.33 旺苍05 28.74±0.52 北川01 23.40±0.44
名山03 25.10±0.32 旺苍06 25.06±0.28 北川02 24.82±0.42
名山04 24.22±0.24 旺苍07 30.56±0.72 北川03 21.59±0.25
名山05 25.56±0.27 青川01 26.26±0.27 北川04 23.80±0.36
名山06 28.29±0.32 青川02 21.65±0.37 北川05 25.54±0.22
名山07 24.65±0.31 青川03 25.13±0.37 北川06 22.19±0.35
名山08 23.30±0.39 青川04 24.57±0.42 北川07 24.85±0.45
名山09 28.94±0.21 青川05 24.45±0.18 北川08 24.01±0.05
名山10 25.90±0.73 青川06 24.61±0.29 安县01 25.33±0.60
名山11 22.77±0.35 青川07 25.02±0.12 安县02 26.60±0.36
名山12 25.18±0.09 南江01 24.56±0.23 安县03 22.26±0.15
名山13 25.41±0.31 南江02 24.48±0.46 安县04 25.47±0.69
名山14 25.94±0.49 南江03 25.62±0.44 安县05 24.96±0.16
名山15 24.07±0.15 南江04 26.25±0.23 安县06 28.76±0.27
荥经01 25.10±0.32 南江05 23.63±0.50 安县07 27.63±0.32
荥经02 27.49±0.58 南江06 28.36±0.42 平武01 26.33±0.39
荥经03 23.67±0.36 南江07 26.24±0.42 平武02 25.55±0.44
荥经04 25.55±0.44 沐川01 24.50±0.42 平武03 26.27±0.87
荥经05 29.15±0.59 沐川02 25.55±0.21 平武04 24.25±0.39
名称Name 茶多酚TP/% 名称Name 茶多酚TP/% 名称Name 茶多酚TP/%
荥经06 25.69±0.30 沐川03 25.74±1.02 平武05 25.10±0.98
荥经07 24.92±0.19 沐川04 24.17±0.40 平武06 29.38±0.21
天全01 22.19±0.50 沐川05 24.72±0.41 平武07 29.80±0.85
天全02 23.26±0.58 沐川06 29.55±0.52 长宁01 21.80±0.51
天全03 24.32±0.20 洪雅01 22.78±0.63 长宁02 25.41±0.10
天全04 27.38±0.63 洪雅02 24.57±0.38 长宁03 24.58±0.49
天全05 25.31±0.48 洪雅03 24.26±0.47 长宁04 27.30±0.35
天全06 27.89±0.26 洪雅04 24.09±0.57 长宁05 25.68±0.15
天全07 26.03±0.09 洪雅05 26.50±0.53 长宁06 24.85±0.45
雨城01 23.74±0.39 洪雅06 25.70±0.16 长宁07 23.18±0.26
雨城02 27.23±0.27 洪雅07 24.95±0.28 兴文01 24.26±0.19
雨城03 25.42±0.16 邛崃01 27.64±0.98 兴文02 24.40±0.18
雨城04 23.46±0.23 邛崃02 21.74±0.60 兴文03 24.09±0.57
雨城05 26.04±0.70 邛崃03 24.12±0.73 兴文04 27.19±0.54
旺苍01 24.20±0.15 邛崃04 23.46±0.17 兴文05 23.49±0.32
旺苍02 23.70±0.25 邛崃05 24.60±0.24 平均 25.17±1.87
旺苍03 25.95±0.29 邛崃06 22.95±0.24 福鼎大白茶 22.96±0.30

注:表中数据均为平均值±标准误差。

Note: The data in the table are mean ± standard errors.

2.3.2 供试材料儿茶素组分分析 儿茶素是茶叶中茶多酚的主要成分,约占总量的70%~80%。从表5~6可以看出,20份供试材料夏茶的儿茶素组分总量为21.82%~25.04%(平均23.38%),旺苍07最高,较高的材料有8个(均>23%),且均高于对照(17.66%)。非酯型儿茶素含量为2.34%~ 6.41%(平均4.03%),其中平武06最高,天全05(4.94%)和名山09(4.79%)次之,沐川06最低。酯型儿茶素含量为17.91%~22.08%(平均19.46%),其中沐川06最高,较高的有10个材料(>19%),且均高于对照(为13.61%)。EGCG含量为9.71%~16.24%(平均13.86%),沐川06最高,较高的有旺苍07、荥经07、平武07、名山09(均>15%),而>13%的材料有14个,对照最低。儿茶素品质指数在505.70~1578.91之间,其中,沐川06最高,天全06最低,均高于对照(462.08)。儿茶素品质指数较高的有沐川06(1578.91)、洪雅05(1273.57)、长宁04(1260.56)、旺苍05(1177.19)、平武07(1067.40)。
表5 20份供试材料夏梢的儿茶素组分分析

Tab. 5 Analysis of 20 samples of catechin components

名称
Name
没食子儿茶素GC% 表没食子儿茶素EGC% 儿茶素C% 表儿茶素EC% 非酯型儿茶素NTC% 表没食子儿茶素没食子酸酯EGCG% 没食子儿茶素没食子酸酯GCG% 表儿茶素没食子酸酯ECG% 儿茶素没食子酸酯CG% 酯型儿茶素ETC% 儿茶素总量CTA% 儿茶素品质指数CQI
旺苍07 0.49c 2.10f 0.28b 1.23de 4.10e 15.92ab 0.51gh 3.94gh 0.57b 20.94b 25.04a 945.71e
平武07 0.18fg 1.81g 0.17efg 0.99ijk 3.15h 15.33bcd 1.78a 3.99gh 0.18h 21.28b 24.43ab 1067.40d
沐川06 0.13h 1.28h 0.18ef 0.75l 2.34k 16.24a 1.48b 3.97gh 0.39de 22.08a 24.42ab 1578.91a
平武06 0.26e 2.57e 1.14a 2.44a 6.41a 10.63i 1.46b 5.55c 0.33f 17.97h 24.38ab 629.57hi
荥经07 0.29d 2.11f 0.13h 1.01hijk 3.54g 15.60abc 0.95d 3.81h 0.41d 20.77b 24.31ab 919.91e
名山09 0.24e 3.24b 0.19de 1.12efgh 4.79b 15.29bcd 0.43i 3.33i 0.30fg 19.35cde 24.14abc 574.69hi
旺苍05 0.12h 1.71g 0.14gh 0.97jk 2.94i 14.91cde 0.49gh 5.22d 0.37e 20.99b 23.93bcd 1177.19c
名山03 0.26e 2.52e 0.16fgh 1.09fghji 4.03e 14.78cde 0.50gh 4.08fgh 0.54b 19.90c 23.93bcd 748.41g
南江06 0.20f 2.49e 0.18ef 1.18defg 4.05e 13.30gh 0.34j 5.21d 0.74a 19.59cd 23.64bcde 743.37g
名山06 0.31d 2.85c 0.14gh 1.28d 4.58c 13.83fg 0.27j 4.24fg 0.56b 18.90cdefgh 23.48bcdef 634.04hi
天全05 0.23e 3.51a 0.15gh 1.05ghij 4.94b 14.68cdef 0.29j 3.07j 0.18h 18.22fgh 23.16cdefg 505.70j
邛崃01 0.24e 2.75cd 0.14gh 1.29d 4.42cd 12.53h 1.50b 4.32f 0.39fg 18.65defgh 23.07cdefg 612.73hi
雨城04 0.62a 2.76cd 0.23c 0.74l 4.35d 14.77cde 0.47hi 3.06j 0.42d 18.72defgh 23.07cdefg 646.01hi
荥经02 0.24e 2.61de 0.15gh 1.02hijk 4.02e 14.24ef 0.98d 3.47i 0.27g 18.96cdefgh 22.98defg 678.54gh
北川05 0.12h 2.62de 0.21cd 1.42c 4.37d 12.97h 0.33j 4.80e 0.29fg 18.39efgh 22.76efgh 678.24gh
长宁04 0.57b 1.42h 0.26b 1.18def 3.43g 13.99efg 0.88e 3.91gh 0.29fg 19.07cdefg 22.50fgh 1260.56b
雨城02 0.20f 1.96f 0.23c 1.95b 4.34d 9.81j 1.07c 6.65a 0.51c 18.04gh 22.38fgh 839.80f
兴文04 0.31d 2.82c 0.10i 1.14efg 4.37d 14.51def 0.69f 2.50k 0.21h 17.91h 22.28gh 603.19hi
安县02 0.16gh 1.99f 0.27b 1.28d 3.70f 10.99i 0.67f 5.98b 0.56b 18.20fgh 21.90h 852.76f
洪雅05 0.14h 1.40h 0.22c 0.90k 2.66j 12.80h 0.56g 5.03d 0.77a 19.16cdef 21.82h 1273.57b
平均 0.27 2.33 0.23 1.20 4.03 13.86 0.78 4.31 0.41 19.35 23.38 848.52
福鼎大白茶 0.16gh 2.69cde 0.09i 1.11efghi 4.05e 9.71j 0.63f 2.72k 0.55b 13.61i 17.66i 462.08j

注:平均值为20份供试材料含量的平均值。同列不同小写字母表示不同水平间存在显著差异(P<0.05)。

Note: Average value: the average content of 20 test materials. Different lowercase letters in the same colum indicate significant differences among different soil water contents (P<0.05).

表6 品质性状比较特异的资源

Tab. 6 Some germplasms with specific biochemical compositions

资源类型
Germplasm type
材料名称
Germplasm name
高儿茶素(>23%) 旺苍07(25.04%)、平武07(24.43%)、沐川06(24.42%)、平武06(24.38%)、荥经07(24.31%)、名山09(24.14%)、旺苍05(23.93%)、名山03(23.93%)
高酯型儿茶素(>19%) 沐川06(22.08%)、平武07(21.28%)、旺苍05(20.99%)、旺苍07(20.94%)、荥经07(20.77%)、名山03(19.90%)、南江06(19.59%)、名山09(19.35%)、洪雅05(19.16%)、长宁04(19.07%)
高EGCG (>15%) 沐川06(16.24%)、旺苍07(15.92%)、荥经07(15.60%)、平武07(15.33%)、名山09(15.29%)

3 讨论

地区内和地区间遗传变异信息是建立核心种质和制定物种保护策略的重要参考依据[28]。综合多态性信息量、基因多样性指数和遗传信息指数等分析,四川地方茶树资源丰富,遗传多样性较高,与刘振等[29]西南茶区茶树资源的结果相吻合。Roy等[30],Liu等[31]和Joshi等[32]研究均发现茶树的遗传变异主要来源于地区之间。而本研究中遗传分化系数Fst介于0.51~0.64之间(平均0.57),发现不仅地区之间,同一地区内茶树的遗传变异也会引起地区内部的个体间差异,可见四川省茶树的遗传分化或遗传变异受地区间和地区内部的共同影响。本研究中基因流Nm平均0.19,说明各群体间基因流受阻(Nm<1[33]),群体走向遗传分化。造成各群体间基因流受阻的原因可能是由于茶树是异花授粉植物,而四川中小叶茶树群体种分布广,且多分布在山区,地理位置和地形阻碍了个/群体间的基因交流。
在育种工作中应用Nei’s遗传距离的聚类分析的结果选配亲本组合,对作物杂种优势的利用具有一定指导意义[34]。本研究109份茶树资源间的平均遗传距离为0.08,其中北川01和名山05的遗传距离最大,为0.36,旺苍03和北川05的遗传距离最小,为0.000012。模型聚类结果也表明四川省茶树遗传结构并不按照地区差异进行划分,材料来源地间遗传距离与地理距离不存在显著的相关性,有少部分同一来源地的材料分散在各个类群。可见,自然选择或地理环境对不同地区茶树变异的影响具有一定的平行性,而且这种生活环境的异质化所造成的不同地区的差异是茶树主要的变异来源,同时由于自然杂交、自然和人工选择等原因造成的遗传变异也引起地区内部的个体间差异。这与Yao等[35]研究西南地区茶树资源的结果有些类似,可能是因为引种交流导致少部分基因在不同地区间渗入。
茶多酚与茶叶品质和保健价值密切相关,已广泛应用在食品、医药、日用化工等领域。国内学者对高茶多酚资源进行了一定的筛选研究。虞富莲等[36]筛选出高茶多酚(茶多酚>34%)的资源9份,而杨亚军等[37]筛选出茶多酚>38%的资源4份,但这些高茶多酚资源多来自云南和广西,均为大叶或特大种。而本研究材料以四川茶区的中小叶种为主,其茶多酚含量相对较低,未发现高茶多酚资源。从各产茶县(区)看,平武和旺苍的资源多酚含量较高,而邛崃的资源多酚含量较低。儿茶素组分总量为21.82%~25.04%,平均为23.29%,其中有8个资源含量较高(>23%)。酯型儿茶素含量为17.91%~22.08%,平均为19.46%,大部分资源属于高酯型儿茶素资源(高酯型儿茶素>19%[3])。
EGCG不能人工合成,茶树是EGCG的唯一来源。提高茶叶产品中酯型儿茶素含量的关键在于筛选出高EGCG含量的茶树品种资源[38]。国内学者对高EGCG茶树资源的标准有一定的争议。林金科等[39]参照茶多酚>34%为高茶多酚资源,EGCG一般占40%,则认为EGCG含量>13%;郑红发等[40]以国内外市场的销售需求为依据,认为EGCG含量>10%。同时加强了高EGCG资源的筛选鉴定工作。郑红发等[40]、龚志华等[41]发现现有主栽品种的EGCG含量在4.3%~9.8%之间,认为从现有主栽茶树品种中很难筛选出高EGCG资源,只能从其他特异的地方资源中进行筛选。通常学者们认为在一些特异的高茶多酚品种中筛选出高EGCG含量的品种资源可能性很大。虞富莲等[36]、杨亚军等[37]、尚卫琼等[42]、刘本英等[4]、魏勇[5]、蒋堃等[6]从云南、广西、广东和陕西茶区地方资源中筛选出一批高EGCG资源,其EGCG含量在9%~13%之间。而EGCG>13%的特异资源,仅林金科等[3]、张凯等[43]分别从福建、川渝茶区筛选出11份、1份资源。唐晓波等[2]研究发现四川中小叶>云南大叶>南江大叶。因此,大叶种比中小叶种茶树具有较高的茶多酚和儿茶素总量,而中小叶种茶树EGCG含量较高。同时林金科等[39]通过不同生长季节EGCG含量差异分析,认为大多数茶树品种或株系(82.15%)春季>夏季>秋季;而少数品种或株系(82.15%)夏季>春季>秋季。而本研究从四川中小叶群体种中选取具有代表性的109份资源材料进行EGCG筛选与鉴定工作。本研究材料夏梢EGCG占儿茶素总量比例较高(43.60%~66.50%),其含量为9.71%~ 16.24%,平均为13.86%。发现EGCG含量>15%的材料有5个,可作为高EGCG特异茶树的育种材料。儿茶素品质指数为505.70~1578.91,均高于对照(462.08)。发现儿茶素品质指数>1000的材料有5个,可作为优质绿茶的育种材料。
近年来,国内学者运用SSR标记对性状进行QTL定位和性状关联分析等。如姚明哲等[14]和苏会等[15]鉴定出与茶多酚含量(TP)关联的标记,而王雪敏[7]研究发现EGCG检测到2个QTLs,同时认为儿茶素含量受年度影响较小,促进了高EGCG资源的筛选研究。本研究应用SSR标记进行遗传多样性分析,同时通过夏梢茶多酚及儿茶素组分分析,筛选出一批高EGCG特异资源,今后还需进一步进行多年春夏秋梢及多点试验,对这批特异资源进一步鉴定。为今后可利用SSR分子标记技术建立省级核心种质的指纹图谱,促进核心茶树资源圃建设。同时开发高EGCG资源的形态学标记,与EGCG等儿茶素含量性状关联的SSR标记,以加快高EGCG茶树资源鉴定和品种选育工作,为特异茶树品种的选育提供科学依据。
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