乌龙茶种质资源矿质元素含量特征分析与评价

郑淑琳; 石玉涛; 王飞权; 张渤; 王涵; 林立; 石元值; 叶乃兴

doi:10.19303/j.issn.1008-0384.2020.02.005

乌龙茶种质资源矿质元素含量特征分析与评价

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2020.02.005

郑淑琳^{1, 2,},
石玉涛^2, ,,
王飞权²,
张渤²,
王涵³,
林立³,
石元值⁴,
叶乃兴^1, ,

1.
福建农林大学园艺学院，福建　福州　350002
2.
武夷学院茶与食品学院/茶叶福建省高校工程研究中心，福建　武夷山　354300
3.
武夷学院生态与资源工程学院，福建　武夷山　354300
4.
中国农业科学院茶叶研究所，浙江　杭州　310008

基金项目: 茶学福建省高校重点实验室开放课题项目（KLTS2018003）；福建省中青年教师教育科研项目（JAT190800）；福建省第二批省级“2011协同创新中心”项目（闽教科[2015]75号）；福建省科技计划创新平台项目（2018N2004）

详细信息

作者简介:
郑淑琳（1986−），女，实验师，研究方向：茶树栽培育种与品质化学（E-mail：zhengsl2011@163.com）

通讯作者:
石玉涛（1984−），男，讲师，研究方向：茶树栽培育种与品质化学（E-mail：ytshi@wuyiu.edu.cn）

叶乃兴（1963−），男，教授，研究方向：茶树栽培育种与品质化学（E-mail：ynxtea@126.com）

中图分类号: S 571.1
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出版历程
- 收稿日期: 2019-12-24
- 修回日期: 2020-01-18
- 刊出日期: 2020-02-01

Minerals in Oolong Tea Germplasms

ZHENG Shu-lin^{1, 2
,},
SHI Yu-tao^{2
, ,},
WANG Fei-quan²,
ZHANG Bo²,
WANG Han³,
LIN Li³,
SHI Yuan-zhi⁴,
YE Nai-xin^{1
, ,}

1.
College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian　350002, China
2.
College of Tea and Food Science, Wuyi University/Tea Engineering Research Center of Fujian Higher Education, Wuyishan, Fujian　354300, China
3.
College of Ecological and Resources Engineering, Wuyi University, Wuyishan, Fujian　354300, China
4.
Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou, Zhejiang　310008, China

摘要

摘要: 目的探明不同乌龙茶种质资源中矿质元素含量特征，明确乌龙茶种质资源的特征矿质元素，筛选出矿质营养高效的种质，为乌龙茶品种创新提供科学依据。方法以34份乌龙茶种质资源为试材，测定18种主要矿质元素含量，运用因子分析和聚类分析对矿质元素含量特征进行分析和评价。结果 18种矿质元素平均含量由高到低次序为K＞P＞S＞Mg＞Ca＞Mn＞Al＞Fe＞Na＞Zn＞Ba＞Cu＞B＞Ti＞Ni＞Cr＞Co＞Se，变异系数在15.75%～69.43%，遗传多样性指数为1.27～2.21。Shapiro-Wilk检验表明B、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、S、Se、Zn等10种元素含量呈正态分布，Al、Ba、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Ti等8种元素含量呈偏态分布。相关性分析表明各元素之间存在复杂的关联性。通过主成分分析，将18种矿质元素综合为5个主成分，代表了18种矿质元素77.40%的信息。聚类分析将34份乌龙茶种质资源分为3类。结论 34份乌龙茶种质资源中18种矿质元素的组成存在差异，乌龙茶种质资源的特征元素是Mn、Ca、Mg、Al、K、P、S，可分为高P、Zn，低Al、Ca、Mn、Mg类型，高Al、Ca、Mn、Mg、K、S类型和低K、P、S、Zn类型3类。矿质元素富集能力强、矿质营养高效的5份乌龙茶种质是芝兰香、本山、瑞香、铁观音、黄旦，可作为推广栽培、新品种选育和产品开发的优良亲本材料。
- 乌龙茶 /
- 种质资源 /
- 矿质元素 /
- 聚类分析 /
- 主成分分析
Abstract: Objective Characteristics and contents of minerals in Oolong tea germplasms were studied to facilitate the classification, cultivar selection, and new variety breeding on tea plants. Method Contents of 18 minerals in 34 Oolong tea germplasms were determined by ICP-OES, and classified using principal component and cluster analyses. Result The average mineral contents in the specimens were found to be in the order of K＞P＞S＞Mg＞Ca＞Mn＞Al＞Fe＞Na＞Zn＞Ba＞Cu＞B＞Ti＞Ni＞Cr＞Co＞Se. The coefficients of variation ranged from 15.75% on P to 69.43% on Ti. The average genetic diversity indices varied from 1.27 on Ti to 2.21 on Zn. The contents of B, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, S, Se, and Zn followed the normal distribution pattern, while those of Al, Ba, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, and Ti a skew distribution, according to a W test. The correlations among these minerals were complex. The principal component analysis classified the 18 minerals into 5 groups that covered 77.40% of the total. By the cluster analysis, the 34 tea germplasms were grouped into 3 categories. Conclusion Mainly Mn, Ca, Mg, Al, K, P and S, the mineral compositions in the 34 Oolong tea germplasms differed. Based on their varied contents, the germplasms were classified into 3 types including (a) high P, Zn and low Al, Ca, Mn, Mg, (b) high Al, Ca, Mn, Mg, K, S, and (c) low K, P, S, Zn. Five Oolong teas with high mineral accumulation capacity and nutritional value were Zhilanxiang, Benshan, Ruixiang, Tieguanyin, and Huangdan, which were considered desirable cultivars for large scale cultivation and new variety breeding as well as product development for marketing.
- Oolong tea /
- germplasm /
- minerals /
- cluster analysis /
- principal component analysis

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图 1 34份乌龙茶种质资源基于18种矿质元素含量的聚类分析

Figure 1. Clusters of 34 Oolong tea germplasms based on contents of 18 minerals

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表 1 供试乌龙茶种质资源基本情况

Table 1. Basic information on Oolong tea germplasms

序号 No.	编号 Code	名称 Name	来源 Origin	序号 No.	编号 Code	名称 Name	来源 Origin
1	OTG01	梅占 Meizhan	福建 Fujian	18	OTG18	紫玫瑰 Zimeigui	福建 Fujian
2	OTG02	毛蟹 Maoxie	福建 Fujian	19	OTG19	大红袍 Dahongpao	福建 Fujian
3	OTG03	铁观音 Tieguanyin	福建 Fujian	20	OTG20	春闺 Chungui	福建 Fujian
4	OTG04	黄旦 Huangdan	福建 Fujian	21	OTG21	秋香 Qiuxiang	福建 Fujian
5	OTG05	福建水仙 Fujianshuixian	福建 Fujian	22	OTG22	矮脚乌龙 Aijiaowulong	福建 Fujian
6	OTG06	本山 Benshan	福建 Fujian	23	OTG23	白毛猴 Baimaohou	福建 Fujian
7	OTG07	大叶乌龙 Dayewulong	福建 Fujian	24	OTG24	赤叶奇兰 Chiyeqilan	福建 Fujian
8	OTG08	茗科1号 Mingkeyihao	福建 Fujian	25	OTG25	青心奇兰 Qingxinqilan	福建 Fujian
9	OTG09	黄观音 Huangguanyin	福建 Fujian	26	OTG26	城门 Chengmen	广东 Guangdong
10	OTG10	丹桂 Dangui	福建 Fujian	27	OTG27	探春香 Tanchunxiang	广东 Guangdong
11	OTG11	春兰 Chunlan	福建 Fujian	28	OTG28	芝兰香 Zhilanxiang	广东 Guangdong
12	OTG12	瑞香 Ruixiang	福建 Fujian	29	OTG29	棕榈香 Zonglüxiang	广东 Guangdong
13	OTG13	金牡丹 Jinmudan	福建 Fujian	30	OTG30	软枝乌龙 Ruanzhiwulong	台湾 Taiwan
14	OTG14	黄玫瑰 Huangmeigui	福建 Fujian	31	OTG31	翠玉 Cuiyu	台湾 Taiwan
15	OTG15	肉桂 Rougui	福建 Fujian	32	OTG32	金萱 Jinxuan	台湾 Taiwan
16	OTG16	佛手 Foshou	福建 Fujian	33	OTG33	青心大冇 Qingxindamao	台湾 Taiwan
17	OTG17	九龙袍 Jiulongpao	福建 Fujian	34	OTG34	青心乌龙 Qingxinwulong	台湾 Taiwan

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表 2 乌龙茶种质资源矿质元素含量的基本统计参数和遗传多样性指数

Table 2. Statistic and diversity indices on minerals in Oolong tea germplasms

元素 Elements	平均值 Mean/(mg·kg⁻¹)	范围 Range/(mg·kg⁻¹)	变异系数 CV/%	遗传多样性指数 H'
K	9 254.86±1 709.11a	6 411.33～12 680.00	18.47	1.87
P	2 756.54±434.19b	1 531.52～3 495.52	15.75	1.99
S	1 422.59±271.97c	607.45～1 954.45	19.12	1.95
Mg	971.75±190.89d	643.71～1 537.05	19.64	1.99
Ca	955.77±230.80d	569.44～1 582.44	24.15	1.99
Mn	521.56±143.30e	294.84～882.09	27.48	2.05
Al	229.99±99.19f	79.62～558.02	43.13	1.85
Fe	54.96±31.51f	25.71～192.36	57.34	1.41
Na	23.73±6.67f	13.11～42.70	28.10	1.97
Zn	22.75±4.44f	13.40～30.39	19.53	2.21
Ba	6.72±2.80f	3.05～15.15	41.75	1.82
Cu	6.52±1.42f	4.02～10.05	21.79	1.92
B	5.13±1.35f	2.70～8.02	26.40	2.17
Ti	2.64±1.83f	0.88～11.51	69.43	1.27
Ni	1.88±0.59f	0.98～3.59	31.41	2.01
Cr	1.10±0.38f	0.58～2.39	34.48	1.76
Co	0.43±0.20f	0.21～1.01	46.22	1.93
Se	0.24±0.06f	0.09～0.39	28.87	2.19
注：同列数据后面标注不同小写字母表示差异达到显著水平（P＜0.05）。 Note: After the same column of data, different lowercase letters indicate significant differences(P ＜0.05).

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表 3 乌龙茶种质资源矿质元素含量相关性

Table 3. Correlations among minerals in Oolong tea germplasms

元素 Elements	Ca	K	Mg	P	S	Al	B	Ba	Co	Cr	Cu	Fe	Mn	Na	Ni	Se	Ti	Zn
Ca	1
K	0.185	1
Mg	0.738^**	0.328	1
P	−0.237	0.480^**	−0.042	1
S	0.277	0.582^**	0.478^**	0.493^**	1
Al	0.498^**	−0.163	0.484^**	−0.310	−0.009	1
B	0.296	0.263	0.304	0.474^**	0.481^**	0.112	1
Ba	0.736^**	0.114	0.471^**	−0.333	0.173	0.329	−0.076	1
Co	0.237	−0.071	0.336	−0.311	0.175	0.333	−0.010	0.053	1
Cr	0.295	−0.256	0.157	−0.320	−0.396^*	0.542^**	−0.086	0.284	−0.065	1
Cu	0.438^**	0.394^*	0.562^**	0.375^*	0.399^*	0.235	0.621^**	0.303	−0.105	0.177	1
Fe	0.297	−0.115	0.347^*	−0.042	0.018	0.829^**	0.153	0.088	0.104	0.590^**	0.297	1
Mn	0.692^**	0.005	0.582^**	−0.218	0.219	0.671^**	0.479^**	0.442^**	0.419^*	0.328	0.454^**	0.429^*	1
Na	0.270	0.169	0.408^*	0.137	0.313	0.225	0.191	0.241	−0.121	0.354^*	0.356^*	0.342^*	0.117	1
Ni	0.336	0.074	0.340^*	0.019	0.005	0.196	0.253	0.218	0.019	0.224	0.391^*	0.245	0.430^*	−0.085	1
Se	0.439^**	0.362^*	0.300	0.262	0.377^*	0.235	0.556^**	0.205	−0.083	0.127	0.504^**	0.212	0.503^**	0.137	0.321	1
Ti	0.192	−0.202	0.208	−0.074	−0.089	0.769^**	0.073	0.050	0.088	0.622^**	0.201	0.948^**	0.322	0.261	0.160	0.125	1
Zn	−0.002	0.215	0.041	0.508^**	0.242	−0.241	0.226	0.012	−0.418^*	−0.181	0.246	−0.131	−0.190	0.106	0.187	0.227	−0.188	1
注：*表示在0.01水平（双侧）上显著相关，表示在0.05水平（双侧）上显著相关。 Note: *and mean significant difference at 0.01 and 0.05 levels, respectively.

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表 4 乌龙茶种质资源矿质元素的主成分分析

Table 4. Principal component analysis on Oolong tea germplasms

矿质元素 Mineral elements	主成分 Principal component
矿质元素 Mineral elements	PC₁	PC₂	PC₃	PC₄	PC₅
Al（X₁）	0.322	−0.261	0.077	0.156	0.023
B（X₂）	0.209	0.287	0.110	0.229	−0.260
Ba（X₃）	0.230	−0.040	−0.315	−0.455	0.176
Ca（X₄）	0.340	0.003	−0.285	−0.208	0.033
Co（X₅）	0.101	−0.145	−0.393	0.495	−0.005
Cr（X₆）	0.206	−0.293	0.256	−0.276	0.034
Cu（X₇）	0.291	0.238	0.113	−0.086	−0.058
Fe（X₈）	0.290	−0.208	0.355	0.179	0.064
K（X₉）	0.089	0.360	−0.077	0.036	0.204
Mg（X₁₀）	0.334	0.079	−0.216	0.012	0.186
Mn（X₁₁）	0.351	−0.061	−0.193	0.109	−0.258
Na（X₁₂）	0.189	0.060	0.190	−0.121	0.577
Ni（X₁₃）	0.199	0.039	0.006	−0.21	−0.518
P（X₁₄）	−0.012	0.403	0.327	0.169	0.013
S（X₁₅）	0.158	0.358	−0.129	0.274	0.263
Se（X₁₆）	0.247	0.213	0.056	−0.036	−0.264
Ti（X₁₇）	0.242	−0.254	0.386	0.180	0.060
Zn（X₁₈）	−0.002	0.310	0.204	−0.320	−0.071
特征值 Eigen value	5.453	3.647	2.025	1.459	1.348
方差贡献率 Variance contribution rate/%	30.293	20.262	11.247	8.107	7.489
累积方差贡献率 Cumulative variance contribution rate/%	30.293	50.555	61.803	69.909	77.399

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表 5 34份乌龙茶种质资源矿质元素各主成分得分及排序

Table 5. Principal components, comprehensive scores and ranking of 34 Oolong tea germplasms

编号 Code	主成分 Principal Components					综合得分 Score	排序 Sorting
编号 Code	Y₁	Y₂	Y₃	Y₄	Y₅	综合得分 Score	排序 Sorting
OTG01	−1.335	1.471	0.754	−0.233	−0.994	−0.148	20
OTG02	2.600	0.776	0.979	0.746	−1.263	1.318	6
OTG03	4.492	0.143	−3.152	2.636	−2.458	1.375	4
OTG04	1.658	1.912	0.459	0.193	1.127	1.345	5
OTG05	−0.571	1.411	0.171	0.700	−0.231	0.222	12
OTG06	4.201	1.941	1.352	−0.174	−1.176	2.215	2
OTG07	2.700	−6.115	3.753	2.372	1.163	0.360	10
OTG08	−3.770	−0.126	0.838	0.053	−1.262	−1.502	32
OTG09	−2.992	0.477	−0.675	0.172	0.292	−1.097	29
OTG10	−1.287	−0.436	0.519	−1.114	−1.040	−0.760	24
OTG11	−0.030	1.460	−0.863	0.229	−1.634	0.111	16
OTG12	1.300	3.176	0.226	0.646	0.177	1.458	3
OTG13	−1.312	0.703	0.433	0.168	1.167	−0.135	19
OTG14	0.183	1.099	−0.019	0.417	1.924	0.587	9
OTG15	−0.828	1.367	0.646	0.651	−0.709	0.128	15
OTG16	−3.042	0.537	−0.419	1.795	0.629	−0.860	26
OTG17	−2.730	0.352	0.516	0.083	−0.859	−0.975	28
OTG18	−3.610	−1.247	0.081	0.178	0.984	−1.612	34
OTG19	0.356	0.200	−2.149	0.885	2.000	0.167	14
OTG20	−1.538	0.749	−0.204	0.379	1.132	−0.285	21
OTG21	−3.591	−0.356	0.123	−1.233	0.475	−1.563	33
OTG22	0.112	−1.481	−1.943	1.200	−0.030	−0.503	22
OTG23	−2.655	−0.634	−0.331	0.530	−0.002	−1.197	31
OTG24	2.113	−0.307	2.215	−0.434	−0.508	0.972	7
OTG25	0.790	−3.906	1.642	−1.606	−1.507	−0.791	25
OTG26	0.979	−1.393	−2.495	−2.009	−0.482	−0.602	23
OTG27	1.002	−3.752	−2.901	−0.916	−0.001	−1.108	30
OTG28	5.153	2.200	0.367	−1.087	2.582	2.781	1
OTG29	2.531	−1.145	−1.137	−3.233	1.120	0.294	11
OTG30	−0.947	0.845	0.991	−0.722	0.299	−0.052	17
OTG31	0.950	0.737	0.545	0.618	0.328	0.740	8
OTG32	−0.280	1.399	0.395	−1.006	−0.068	0.202	13
OTG33	−0.334	−2.817	−1.362	0.786	0.304	−0.954	27
OTG34	−0.269	0.761	0.645	−1.671	−1.477	−0.131	18

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表 6 不同类群间矿质元素含量比较

Table 6. Mineral contents of 3 clusters of germplasms

元素 Elements	类群Ⅰ Cluster Ⅰ		类群Ⅱ Cluster Ⅱ		类群Ⅲ Cluster Ⅲ
元素 Elements	平均值 Mean/ (mg·kg⁻¹)	变异系数 CV/%	平均值 Mean/ (mg·kg⁻¹)	变异系数 CV/%	平均值 Mean/ (mg·kg⁻¹)	变异系数 CV/%
Al	177.37±55.55 b	31.32	316.63±35.69 a	11.28	313.97±122.93 a	39.16
B	5.07±1.18 b	23.30	7.05±0.68 a	9.68	4.10±0.72 b	17.78
Ba	5.56±1.78 b	32.05	7.82±2.12 ab	27.18	9.06±3.78 a	41.71
Ca	851.39±158.88 b	18.66	1 163.60±235.33 a	20.22	1 099.87±245.11 a	22.29
Co	0.37±0.10 b	27.39	0.46±0.32 ab	69.76	0.58±0.24 a	42.67
Cr	0.91±0.14 b	16.19	1.30±0.27 a	21.02	1.47±0.54 a	36.74
Cu	6.23±1.23 b	19.79	8.61±1.42 a	16.51	5.98±0.58 b	9.83
Fe	42.15±14.70 b	34.88	85.43±12.52 a	14.66	69.56±50.75 ab	72.96
K	9 521.81±1 577.45 a	16.57	10 473.09±1 867.10 a	17.83	7 792.72±975.74 b	12.52
Mg	892.23±145.00 b	16.25	1 176.11±233.01 a	19.81	1 052.77±156.18 ab	14.84
Mn	444.06±104.14 b	23.45	709.79±109.73 a	15.46	607.35±84.86 a	13.97
Na	22.58±6.08 a	26.94	27.91±10.67 a	38.23	24.15±4.73 a	19.58
Ni	1.74±0.54 b	31.43	2.63±0.36 a	13.82	1.81±0.51 b	28.16
P	2 939.82±303.62 a	10.33	2 864.28±293.65 a	10.25	2 208.10±351.09 b	15.90
S	1 428.96±203.89 ab	14.27	1 677.94±197.86 a	11.79	1 246.30±354.04 b	28.41
Se	0.23±0.06 b	26.90	0.32±0.05 a	15.34	0.21±0.06 b	28.41
Ti	1.91±0.49 b	25.63	4.17±0.73 a	17.61	3.59±3.25 a	90.55
Zn	24.11±4.14 a	17.21	22.36±5.56 ab	24.89	19.43±2.82 b	14.52
注：同行数据后面标注不同小写字母表示差异达到显著水平（P＜0.05）。 Note: After the same row of data, different lowercase letters indicate significant differences（ P ＜0.05）.

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