43份汉中茶树种质资源叶片解剖结构分析_李佼.pdf

西 北 农 业 学 报 ，（）：份汉中茶树种质资源叶片解剖结构分析收稿日期：修回日期：基金项目：陕西省重点研发计划（，）；陕西省农业科技创新集成推广项目（）。第一作者：李佼，女，农艺师，从事茶树栽培育种研究。：通信作者：王令，男，副教授，从事分子遗传学研究。：李佼，李豆豆，王令，吴军舰，席彦军，王思梅，蒲国涛，陈钦（汉中市农业技术推广与培训中心，陕西汉中 ；陕西理工大学 生物科学与工程学院，陕西汉中 ；汉中市农产品质量安全监测检验中心，陕西汉中 ）摘要为了综合评价陕西汉中茶树本地群体种资源的叶片解剖结构特征，以 份汉中茶树资源为材料，比较分析其 项叶片解剖结构指标。结果表明，整体上汉中茶树资源叶片解剖性状表现出较高遗传多样性，较强抗逆性和较高潜在生产力。其平均遗传多样性指数为，平均变异系数为 ，多样性较丰富；平均生产力指数达到 ，潜在生产力较高。基于主成分分析，综合得分前位的茶树资源 、抗逆性强，生产潜力大，综合性状优良，可在茶树优良品种选育、绿茶产品开发等方面加以利用；而综合得分较低的 和 ，其海绵组织发达，可作为汉中红茶产品开发与创新的候选资源。总体上，该研究为汉中地方优良茶树资源的鉴定，新品种选育和茶产品开发与创新提供参考。关键词陕西茶树；叶片解剖结构；抗逆性茶树（）是重要的经济作物和饮品之一。茶树叶片不仅是茶树供人品饮、经济产出的对象，也是茶树进行生理代谢的重要器官，叶片解剖结构与品种遗传特性和环境联系密切，直观体现茶树对环境的适应和反应。叶片解剖结构鉴定可作为评价茶树生理活性、抗逆性、生产力和品质等性状优劣的重要手段，为茶树品种选育提供理论依据。近年来，有关茶树叶片解剖结构分析研究在茶树种质资源评价中得到广泛应用。陕西南部属于高纬度的江北茶区，是中国北缘名优绿茶适生区。与南方茶区相比，陕南茶园大多是高山茶园，冬季低温持续时间较长，较易发生冻害，严重时会影响茶园的产量、茶叶品质以及经济效益。除冻害外，病虫害、干旱等胁迫也会影响茶树的产量、茶叶的品质。因而陕西栽植茶树对品种的抗性有更高的要求。陕西汉中种茶历史悠久，境内保存很多宝贵的茶树种质资源。汉中茶树地方品种大体分为西乡大河群体种、南郑碑坝群体种、镇巴紫阳群体种和宁强广坪群体种。经过长期的自然选择，本地群体种具有抗性强、内含物丰富的优势，从中选育优质高抗的本地品种是茶叶科研的重点方向。已有的研究从表型性状、生化成分和抗逆性等方面对陕西种质资源进行研究，并取得一定成果，但未从叶片解剖学角度系统评价 。汉中市农业科学研究所保存有 余份陕西茶树群体种资源。本试验选取 份来自本地不同群体的优良株系，运用隶属函数法和与抗寒性相关的线性回归方程对其叶片解剖结构指标进行分析，初步评价汉中群体种茶树资源的多样性与抗逆性，旨在为汉中茶树本地群体种资源的鉴定评价提供参考，加快本地茶树良种的选育进程。材料与方法试验材料 个无性系茶树资源叶片采自位于南郑区法镇的茶叶综合试验基地（西经 ，北纬 ），材料信息见表。表供试材料基本信息 编号 资源名称 来源地 编号 资源名称 来源地 南郑碑坝 宁强广坪 南郑碑坝 宁强广坪 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 西乡大河 南郑碑坝 镇巴兴隆 南郑碑坝 镇巴兴隆 勉县漆树坝 镇巴兴隆 宁强广坪 镇巴兴隆 宁强广坪 镇巴兴隆 宁强广坪 主要试剂（体积比）乙醇的 固定液（每 含福尔马林、冰醋酸、乙醇）、无水乙醇、二甲苯、番红水溶液（番红染色剂）、固绿乙醇溶液、石蜡、加拿大树胶均购自汉中兴盛化玻有限公司。试验方法样品采集 年月初采集样品，每份无性系材料选择 株长势大致相同的植株，从每株树冠当年生第一轮新梢芽下第叶位随机采一片，共 片鲜叶，。沿叶片中部靠近叶脉两侧剪取约 的组织块，然后置于 固定液，左右固定后备用。组织切片制作采用石蜡切片法制作叶片横截面组织切片，主要过程包括乙醇脱水，二甲苯透明，石蜡包埋和徕卡切片机切片，展片和贴片，番红固绿染片，加拿大中性树胶封片，制成永久切片保存，以备后续观察。每份株系制张切片，每个切片包埋个组织，共 张。组织切片观测将切片置于显微镜（）下观察并拍照测量。选择同一株系的数条组织切片中染色清晰结构完整的切片进行观测。测量叶片的上角质层厚度（，）和下角质层厚度（，）、上表皮厚度（，）和下表皮厚度（，）、栅栏组织厚度（，）、海绵组织厚度（，）、叶片总厚度（，）、第一层栅栏组织 范围内细胞个数（，）和栅栏组织层数（，）个指标，每份组织条取个视野观察拍照，每份材料观测个组织条带，取平均值作为各项指标值。期李佼等：份汉中茶树种质资源叶片解剖结构分析数据处理对观测的个指标进行统计，分别计算栅栏组织厚度海绵组织厚度（）、海绵组织厚度叶片总厚度（）、上表皮厚度海绵组织厚度（）、栅栏组织厚度叶片总厚度（）、海绵组织厚度栅栏组织厚度（）、抗寒性得分（）、生产力指数（）。采用 指数法计算各群体资源的遗传多样性指数（）。生产力指数（）按照公式（）进行计算；抗寒性得分（）按 照 式（）进 行 计 算（其 中）；采用隶属函数法计算各茶树株系的抗旱性和抗病虫性，具体算法见式（）（其中是各项指标量的定值，、是指所有群体叶片解剖结构某一指标的最小值和最大值），最后计算各株系叶片解剖结构中与抗性有关的指标的平均隶属函数值，其数值大小与茶树抗逆性呈正相关。范围 内 第 一 层 栅 栏 组 织 细 胞数栅栏组织厚度（）.（）（）（）（）（）式中为，。以 统计软件进行聚类分析、方差分析、主成分分析，综合评价各群体的特征。其中，主成分分析中提取特征值大于的因子作为主成分，计算每个主成分的方差贡献率和累计贡献率。以离差平方和 进行聚类分析，采用 法对聚类群体的解剖指标进一步比较分析。结果与分析汉中茶树资源叶片解剖特征与遗传多样性分析根据切片显微观测结果（图）和相关指标统计分析（表）可知，份资源中 的栅栏组 织 最 薄，最 低，导 致 其 生 产 力 指 数（）和抗寒性得分最差（）；栅栏组织较厚，其抗寒性得分最高（）。项指标的遗传多样性指数大于的有项，其中，遗传多样性最大，达到；其次是 、，分 别 为 、。上述结果表明，除了栅栏组织层数以外，汉中茶树群体资源的叶片解剖结构具有较丰富的遗传多样性，遗传改良潜力较大。变异系数能反映同一性状指标在不同茶树资源间的变异程度。分析 份资源各变异系数位于 。其中变异系数最大的是抗寒性得分（），其次是（）和生产力指数（），最小的是细胞个数（）。变异系数分析结果表明，汉中不同群体茶树资源的叶片解剖结构出现较明显的变异。汉中茶树资源聚类分析 份汉中茶树资源聚类分析结果显示，当距离值为时，份材料聚为个类群，其中第类群包括份茶树资源；第类群包括 份茶树资源，第类群包括个亚群，分茶树资源；第类群仅有份茶树资源（）（图）。图部分茶树资源叶片横切面 汉中茶树资源的抗逆性评价表展示了与抗逆性相关的项叶片解剖结构指数及其平均隶属值，综合评价不同茶树资源的抗病虫性和抗旱性。抗旱性分析叶片角质层的蜡质透水性弱，具有防止水分散失的作用，因此角质层厚度和叶片厚度可作为抗旱性的重要鉴定指标之一。采用隶属函数法 计 算 份资源的叶片 、西北农业学报 卷 、和 个指标来评价其抗旱能力。通过表可知，份资源的抗旱性平均隶属函数值位于 ，平均值为，表明资源整体抗旱性较强。其中排在前的群体为：，其抗旱性平均隶属函数值在 及以上，具有较强抗旱性。抗旱性 最 弱 的个 资 源 为 。图 份茶树资源叶片解剖结构性状聚类图 抗病虫性分析研究表 明，、以及与茶树抗病虫性密切相关，。利用隶属函数法计算 份材料这项指标的抗病虫性隶属值，位于 ，平均值，表明所选资源整体抗病虫性较强。其中 、和 排在前位，平均隶属值均大于，表明该份资源抗病虫性优于其他。抗寒性分析茶树抗寒性与叶片解剖结构紧密相关，栅栏组织越厚、细胞层数越多、排列越紧密、值越大，茶树的抗寒性就越强，因此可以把 、以及 等指标用于鉴定茶树的抗寒性，。采用回归方程（公式）计算 抗 寒 性 得 分，得 分 越 高，表 明 抗 寒 性 越强，。由表 可 知 所 选 资 源 抗 寒 性 得 分 在 ，抗寒性最强的是 （），抗寒性最差的是 （）。在 份资源中有 个资源的抗寒性得分大于。汉中茶树资源的适制性分析根据束际林的研究，茶树叶片解剖结构指标与其适制性密切相关，栅栏组织越厚，叶绿体含量高，其胡萝卜素和叶黄素含量越高，适合加工绿茶或乌龙茶。表表明，有 份资源的栅栏组织厚度大于，份资源值大于，上表皮较厚，适制绿茶。此外，和 的海绵组织厚度分别达到 和 ，值为和，表明其海绵组织发达，液泡体积大，茶多酚含量高，适制红茶，。从叶片解剖角度说明，汉中茶树资源大部分适制绿茶，少数资源适制红茶或红绿兼制。汉中茶树资源生产力水平分析茶树有机物的积累依靠光合作用，光合作用越强，茶树的生产力即产量就越高，栅栏组织是光合作用的主要场所。有研究表明，光合强度与 和 相关，。从表可知，份资源生产力指数在 ，平均值达到 ，生产力指数总体较高。其中，有 份资源生产力指数超过 ，具有高产性状；有 个资源生产力指数在 ，属于中水平；只有 生产力指数低于 ，属于较低水平。生产力指数最高的是 ，生产力指数高达 。汉中茶树叶片解剖结构指标的主成分分析对 份茶树资源的叶片解剖结构指标进行主成分分析，提取特征值大于的前个成分，其累计贡献率达 ，包含了 个指标的绝大部分信息（表）。的贡献率为 ，其中、和抗寒性贡献最大，和 次之，和的影响为负，主要反映的是茶树的抗逆性和绿茶适制性相关性状。的贡献率为 ，其中 贡献最大，和 次之，主要反映生产力和红茶适制性相关性状。贡献率为 ，贡献率最大，、和 次之，主要反映与抗病虫性相关性状。的贡献率为，贡献率最大，、次之。期李佼等：份汉中茶树种质资源叶片解剖结构分析表叶片解剖结构指标统计及遗传多样性分析 编号 上角质层厚度 下角质层厚度 上表皮厚度下表皮厚度 栅栏组织厚度 栅栏组织层数 海绵组织厚度 叶片总厚度 生产力指数抗寒性得分 变异系数 遗传多样性指数 西北农业学报 卷表 份汉中茶树资源的隶属值与抗性分析 编号 抗旱性 平均隶属值排序 抗病虫性 平均隶属值排序 期李佼等：份汉中茶树种质资源叶片解剖结构分析表叶片解剖结构指标主成分分析 解剖结构性状 主成分 特征值 方差贡献率 累计贡献率 汉中茶树资源的综合评价根据 份资源的前种主成分和相应特征值（表），建立线性方程 （，）（，）（，）（，），计算各资源主成分的综合得分并排序，结果见表。结合图聚类分析和表排序结果，综合得分前位的汉中茶树资源主要分布在第类群，主要表现为栅栏组织和叶片较厚、生产力指数和抗逆性得分高、值低等特征，表明该类茶树资源适制绿茶，具有高产潜力，是选育名优绿茶品种的优势资源。综合得分后 位的茶树资源主要分布在第和第类群中，其中第类群的 得分最低，此外其他个资源中的个聚集于在第类群的同一亚群，表现为叶片和栅栏组织薄，和值低，和 值高，生产力指数低和抗寒性得分低，综合表现较差。讨 论陕西茶树本地群体种资源丰富，已开展的遗传背景研究、生化成分分析和表型性状分析等均表明陕西茶树种质资源遗传多样性较丰富，。本研究从叶片解剖结构性状的角度分析，项指标除栅栏组织层数和值外，其他指标遗传多样性指数在 ，具有比较丰富的遗传多样性，进一步证实陕西汉中是茶树品种改良的资源宝库。生产力指数是茶树资源的重要经济指标，份汉中 茶 树 资 源 中 份 的 生 产 力 指 数 大 于 ，比例高达，生产力 的资源占比为。王飞权等研究发现 份武夷茶树资源中，份资源的生产力大于 ，占比为；生产力 的资源比例为。相比较，汉中茶树群体中具有高产潜力的资源较多。植物的抗逆性是叶片解剖结构中多项指标综合作用的结果，难以用单一的解剖结构指标进行评价排序。隶属函数法将与抗性密切相关的