鹧鸪茶[Mallotus oblongifolius (Miq.) Muell. Arg]又名山苦茶和五月茶,是大戟科（Euphorbiaceae）野桐属的多年生常绿灌木或小乔木[1]。鹧鸪茶在海南岛中部山区的琼中、保亭和五指山等市县[2]以及东部沿海的文昌、琼海、万宁、陵水和三亚等市县有自然分布或人工种植[3],此外还在我国的广东、广西等省（自治区）,以及中印半岛和苏门答腊岛等国也有自然分布[4]。鹧鸪茶在海南有着悠久的饮用历史,当地人常将其用做解油腻、助消化、清热消暑和止渴生津的老爸茶。此外,鹧鸪茶的加工方法也颇为简单,将其叶片晒干或风干后即可冲泡,饮用时有淡淡的药香,也称为零陵香气[5]。现代药理学研究表明,鹧鸪茶富含茶多糖、茶多酚、没食子酸和多酚类等多种有效成分[6],具有清除氧自由基[7]、抗动脉粥样硬化[8]、促进胆汁分泌[9]、抗病毒抑菌[10]、抗疲劳衰老[11]与镇静止痛[12]等功效。当前,海南地方企业已将鹧鸪茶精深加工成复配茶[13]、凉茶饮料[14]或速溶茶粉[15]等广受欢迎的海南特色旅游产品。
农作物种质资源的收集保存、鉴定评价与创新利用是一项长期的基础性工作,也是优良新品种（品系）的选育与利用的源头。当前,鹧鸪茶的研究多集中于化学成分鉴定、香气成分分析或新产品以及新配方的研发,对鹧鸪茶种质资源进行系统性的鉴定评价和多样性分析尚属空白。对鹧鸪茶种质的鉴定评价和多样性分析,不仅有利于资源的收集保存、优异资源的深度挖掘,也对资源的创新利用和优良新品种（品系）的选育具有重要意义。主成分分析和聚类分析是种质资源和遗传育种研究中常用的方法,已在油菜[16]、燕麦[17]、木薯[18]、红花[19]和樱桃番茄[20]中有着广泛的应用。本研究以收集保存自海南岛各地的92份鹧鸪茶种质为材料,以多样性指数、主成分分析和聚类分析等方法相结合,综合评估鹧鸪茶种质资源品质性状的多样性,依据不同加工生产需求筛选优异种质,可为鹧鸪茶种质资源的收集保存和开发利用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
以收集保存的92份鹧鸪茶种质为材料,来自海南省10个市县,供试材料来源及分析数量见表1。供试的92份鹧鸪茶种质保存于中国热带农业科学院香料饮料研究所的鹧鸪茶种质资源圃内,该种质圃位于海南省万宁市南桥镇高龙村（E18°70¢9.97²,N110°17¢96.17²）,海拔20 m,年平均气温24.5 ℃,积温8800 ℃,年均降雨量2100 mm,雨旱季明显,土壤类型以砖红壤为主,母质为花岗岩风化物[17]。种质圃所属的万宁地区东临南海（距海边约10 km）,三面环山,日照充足,长夏无冬,湿度大、雨量充沛,属典型的热带季风气候,绝大多数热带、亚热带植物在这里均能正常生长开花结果。鹧鸪茶种质采用常规田间管理,每份鹧鸪茶种质定植5株,随机取其中3个植株的1 kg以上成熟叶片,分别将其阴干干燥,用电动磨碎机磨成粉末过60目筛子后制成试验样品。
表1 鹧鸪茶种质的来源及数目Tab. 1 Origin and number of M. oblongifolius germplasms |
| 序号No. | 来源地点Origin | 数目Number |
|---|---|---|
| 1 | 海南省万宁市 | 9 |
| 2 | 海南省琼中县 | 11 |
| 3 | 海南省保亭县 | 13 |
| 4 | 海南省定安县 | 8 |
| 5 | 海南省东方市 | 7 |
| 6 | 海南省琼海市 | 9 |
| 7 | 海南省乐东县 | 8 |
| 8 | 海南省陵水县 | 9 |
| 9 | 海南省白沙县 | 9 |
| 10 | 海南省海口市 | 9 |
1.2 方法
1.2.1 品质性状测定方法 根据《茶 水浸出物测定》（GB/T 8305-2013）中的方法进行水浸出物含量测定;根据《茶 咖啡碱测定》（GB/T 8312-2013）中的紫外分光光度法进行咖啡碱含量测定;根据《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》（GB/T 8313-2008）中的方法,用没食子酸作校正标准测定茶多酚含量;根据《茶 游离氨基酸总量的测定》（GB/T 8314-2013）中的方法进行游离氨基酸总量的测定。对鹧鸪茶供试材料进行品质性状鉴定评价时,按照上述标准方法进行测定,每份材料重复3次。
1.2.2 数据统计方法 利用Excel 2010软件计算各个性状的平均值（X）、标准差（δ）和变异系数（CV）,根据香农多样性指数（Shannon’s diversity index）的分析方法,对所有性状进行10级分类,第一级<X-2δ,第十级≥X+2δ,中间每级相差0.5δ。计算公式为$\text{H }\!\!'\!\!\text{ }=-\mathop{\sum }^{}Pi\ln ePi$,其中Pi表示第i种变异类型出现的频率,用所有相应性状H°的平均值表示一组或所有种质的遗传多样性程度[17]。应用SPSS20.0软件进行相关性分析、主成分分析及聚类分析,聚类方法为Ward法,遗传距离为欧式距离。
2 结果与分析
2.1 多样性评价
对收集到的92份鹧鸪茶种质的5个品质性状进行统计分析,各性状在不同鹧鸪茶种质之间的差异明显,表明这些性状变异丰富（表2）。5个品质性状的平均变异系数为14.98%,说明上述5个品质性状在鹧鸪茶种质中表现出较为丰富的遗传多样性。变异系数由大到小依次为：咖啡碱含量>氨酚比>茶多酚含量>水浸出物>游离氨基酸含量。5个品质性状的平均多样性指数为2.07,说明鹧鸪茶种质间的品质性状差异明显,上述5个性状具有较大的选择潜力。多样性指数仅咖啡碱含量在1.9以下,其余性状均在2.0以上。
表2 鹧鸪茶品质性状的变异系数及多样性指数Tab. 2 Variation parameter and genetic diversity of quality traits of M. oblongifolius germplasms |
| 性状 Traits | 平均值 Average | 标准差 SD | 最大值 Maximum | 最小值 Minimum | 极差 Range | 变异系数 CV | 多样性指数 H′ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 水浸出物% | 33.21 | 3.45 | 42.04 | 25.51 | 16.53 | 10.39 | 2.09 |
| 茶多酚含量/% | 16.08 | 2.26 | 21.22 | 10.77 | 10.45 | 14.03 | 2.12 |
| 游离氨基酸含量/% | 2.39 | 0.12 | 2.63 | 2.08 | 0.55 | 5.17 | 2.19 |
| 氨酚比 | 6.76 | 1.04 | 9.10 | 4.65 | 4.45 | 15.42 | 2.08 |
| 咖啡碱含量/% | 1.45 | 0.43 | 2.70 | 0.90 | 1.80 | 29.87 | 1.88 |
| 平均值 | 14.98 | 2.07 |
2.2 相关性分析
相关性分析结果表明,水浸出物与茶多酚含量、氨酚比呈极显著正相关（P<0.01）;茶多酚含量与比呈极显著正相关;游离氨基酸与咖啡碱含量呈极显著正相关,但与氨酚比呈极显著负相关;咖啡碱含量与氨酚比呈极显著负相关（表3）。这说明,随着茶多酚含量的增高,水浸出物也会有所提高,随着咖啡碱含量的增高,游离氨基酸含量也会有所提高。但各品质性状间存在相互影响和制约,游离氨基酸含量和咖啡碱含量的增高,都会使得氨酚比有所下降,故在鹧鸪茶优良无性品系的选育时要注意平衡,以期达到各性状间的最佳效果。
表3 主要品质性状的相关性分析Tab. 3 Correlation analysis among major quality traits of M. oblongifolius germplasms |
| 性状Traits | X(1) | X(2) | X(3) | X(4) | X(5) |
|---|---|---|---|---|---|
| X(1) | 1 | ||||
| X(2) | 0.581** | 1 | |||
| X(3) | -0.149 | -0.510 | 1 | ||
| X(4) | -0.081 | -0.128 | 0.415** | 1 | |
| X(5) | 0.581** | 0.932** | -0.406** | -0.270** | 1 |
Note: X(1)-X(5) represent water extracts content, tea polyphenols content, free amino acid content, caffeine content and ammonia polyphenols ratio, respectively. **indicates significant difference at 0.01 levels. | |
注：X(1)~X(5)分别代表水浸出物、茶多酚含量、游离氨基酸含量、咖啡碱含量和氨酚比;**代表在0.01的水平差异显著。 |
2.3 主成分分析
主成分分析结果表明,前2个主成分包含了5个品质性状的大部分信息,其贡献率分别达到51.78%和25.82%,累计贡献率达77.70%（表4）。由结果可知,第一主成分载荷最高的为氨酚比,其次为茶多酚含量、水浸出物,主要反映茶多酚类物质含量。第二主成分则主要反映咖啡碱含量和游离氨基酸含量。前2个主成分反映的氨酚比、茶多酚含量、咖啡碱含量和游离氨基酸含量是评价鹧鸪茶种质的主要品质性状指标。
表4 主要品质性状的主成分分析Tab. 4 Principal components analysis of major quality traits of M. oblongifolius germplasms |
| 性状 Traits | 因子1 Factor 1 | 因子2 Factor 2 |
|---|---|---|
| 水浸出物/% | 0.735 | 0.295 |
| 茶多酚含量/% | 0.879 | 0.366 |
| 游离氨基酸含量/% | -0.444 | 0.729 |
| 咖啡碱含量/% | -0.388 | 0.730 |
| 氨酚比 | 0.963 | 0.071 |
| 特征值 | 2.589 | 1.291 |
| 贡献率/% | 51.783 | 25.820 |
| 累计贡献率/% | 51.783 | 77.703 |
2.4 聚类分析
采用SPSS 20.0软件,根据5个品质性状在92份鹧鸪茶种质中的不同表现,在欧式距离为5的位置将用于鉴定评价的鹧鸪茶种质资源划分为3大类群,每个类群的均值及变异系数见表5。
表5 鹧鸪茶种质资源各类群品质性状的特征Tab. 5 Average and standard deviation amount quality traits of of M. oblongifolius germplasms |
| 性状Traits | 项目 Items | 类群 Groups | ||
|---|---|---|---|---|
| Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | ||
| 水浸出物/% | 均值 变异系数 | 33.94 8.79 | 30.77 8.50 | 35.84 7.58 |
| 茶多酚含量/% | 均值 变异系数 | 16.54 6.86 | 13.89 8.77 | 18.72 6.83 |
| 游离氨基酸含量/% | 均值 变异系数 | 2.41 5.03 | 2.43 3.40 | 2.28 5.32 |
| 咖啡碱含量/% | 均值 变异系数 | 1.61 33.10 | 1.49 23.57 | 1.16 14.09 |
| 氨酚比 | 均值 变异系数 | 6.85 3.93 | 5.73 7.91 | 8.20 5.71 |
| 资源数 | 34 | 35 | 23 | |
第Ⅰ类群包括34份材料,其主要特征是咖啡碱含量（1.61%）在3个类群中最高,且变异系数较高（33.10%）,水浸出物（33.94%）、茶多酚含量（16.54%）、游离氨基酸含量（2.41%）和氨酚比（6.85）在3个类群中均位居第二。综合来看,该类群的咖啡碱含量高,综合性状较好,具有独特的开发潜力。
第Ⅱ类群包括35份材料,其主要特征是游离氨基酸含量（2.43%）在3个类群中最高,但变异系数较低（3.40%）,咖啡碱含量（1.49%）在3个类群中位居第二,水浸出物（30.77%）、茶多酚含量（13.89%）、氨酚比（5.73）在3个类群中均位居第三。综合来看,该类群的游离氨基酸含量高,适口性较好,具有一定的开发潜力。
第Ⅲ类群包括23份材料,其主要特征是水浸出物（35.84%）、茶多酚含量（18.72%）和氨酚比（8.20）在3个类群中均最高,游离氨基酸含量（2.28%）和咖啡碱含量（1.16%）在3个类群中均位居第三。综合来看,该类群的水浸出物、茶多酚含量和氨酚比高,保健效果突出,且咖啡碱含量低,具有良好的开发潜力。
3 讨论
种质资源是现代作物育种的物质基础,种质资源的丰富度与多样性与其有效的开发利用有着直接的关系,运用科学的研究方法对种质资源进行全面的多样性分析,有助于深度挖掘和创新利用鹧鸪茶优良种质。本研究对海南省92份鹧鸪茶种质资源进行5个品质性状的多样性分析,结果表明除游离氨基酸含量外,其余4个品质性状的变异系数均在10%以上,5个品质性状的多样性指数均在1.80以上。本研究表明收集保存的鹧鸪茶种质资源品质性状变异丰富,类型广泛,可为选育出满足不同产品加工需求的育种目标提供丰富的种质材料。
应用主成分分析可将鹧鸪茶种质资源5个品质性状转化为2个主成分因子,2个主成分因子代表了全部性状的77.70%信息,且各主成分因子包含的性状信息也均有一定的相关性。根据各主成分因子的特征向量值可知,主成分因子1主要反映茶多酚类物质含量与品质之间的关系,主成分因子2主要反映其他物质如游离氨基酸和咖啡碱含量与品质之间的关系。故在对鹧鸪茶种质资源进行初步筛选时可以把上述主成分因子作为评价标准。
鹧鸪茶作为传统的饮料植物和药用植物,其主要的开发利用方式即是通过饮用茶汤来产生功效,故本研究主要参照茶树品质性状的鉴定评价,对92份鹧鸪茶种质资源的水浸出物、茶多酚含量、游离氨基酸含量、咖啡碱含量和氨酚比等5个品质性状进行了多样性、相关性、主成分分析和聚类分析。下一步将进行品质性状和植物学性状的联合分析,同时也将结合分子标记技术进行遗传多样性评价,从而全面准确地掌握鹧鸪茶种质资源的遗传背景。