红山茶组若干物种及品种花色苷组分变异及其在分类中的应用研究

摘要

世界上现有的山茶属植物分类系统之间存在着很多分歧，其中红山茶组植物的分类问题是其争论的焦点之一，单纯地依靠表型性状分类是其产生分歧的主要原因。以山茶属红山茶组植物花瓣红色素(花色素及其苷)为标记的化学分类方法为红山茶组植物的分类及其系统发育提供了新的证据，其在茶花品种群的划分及花色辅助育种上也具有重要的指导意义。 在进行色素分析时，研究确定山茶具有代表性的采样期为花朵的半开期至盛开期。采样方位及位置为朝阳方向、树体中部以上的外围花朵。近距离条件下的鲜花瓣可直接用于浸提色素。远距离条件下，花瓣可用沸水处理后进行硅胶干燥保存或者用硅胶直接保存，均可适用于色素研究。 本文完善了山茶薄层层析(硅胶G板，新华3号层析滤纸)作为山茶花瓣色素组分定性分析的辅助实验方法，以及系统建立了红山茶物种与栽培品种的红色素、非金花茶起源的茶花栽培品种黄色素的高效液相色谱HPLC分析方法。红山茶属植物13种重要色素的HPLC出峰顺序为(Cy3G5G＜Pg3G5G)＜(Cy3Ga＜Cy3GG＜Cy3G＜Pn3G)＜(Dp＜Cy＜Pn＜Mv)＜(Cy3G5GpC＜Cy3GGpC＜Cy3pCG)。从美国牡丹花瓣色素粗提物中，采用MCI及sephedex柱两次分离纯化，成功分离获得了一种纯度达92％的花瓣色素，基本达到了目前商品标准样品的纯度。 利用紫外-可见分光光度法以及高效液相色谱法，对非金花茶起源的栽培品种‘黄海南宝珠’花瓣中的类黄酮和类胡萝卜素进行了分析比较。结果表明‘黄海南宝珠’花瓣中的主要呈色色素可能是一种不同于金花茶花瓣黄色呈色色素的物质，这为今后开展非金花茶起源的黄色花瓣栽培新品种培育提供了新的启示。 在对15个山茶物种和100个栽培品种的200多份样品进行HPLC分析后，共检测到花瓣色素100多种。其中，色素成分相对含量高于1％的色素有31种，占30％左右，其余70％的色素成分均为相对含量低于1％的微量成分。 对浙江红山茶16株实生起源成龄树和张氏红山茶2盆嫁接苗进行了色素株间差异研究。结果发现浙江红山茶重要色素的相对含量在株间存在一定差异，但其未达到统计学显著水平。其中Cy3Ga相对含量平均值为36.77％(变异幅度为20.3％-62.24％)，Cy3G相对含量平均值48.72％(变异幅度为23.07％-66.3％)，Cy3Ga和Cy3G两色素之和的平均值为85.49％(变异幅度为76.24％-91.75％))；而张氏红山茶色素含量在盆间的差异极大。在盛花期，张氏红山茶2主要色素Cy3Ga和Cy3G在盆间分别相差72％和31％；3种次主要色素的相对含量分别相差100％、200％和60％。 通过对13个物种进行主成分分析及聚类分析，可将这些物种划分为两大类三个类群。本研究结果基本赞同张宏达分类系统将红山茶组分为两个亚组，但在亚组内的分系水平上，有显然差异。在物种的归并及其在分类系统中的位置上，研究结果与张、闵两分类系统均有或多或少的差异：①支持单体红山茶是园艺杂交种的观点，其亲本可能来源于滇山茶系列和怒江红山茶系列；②短管红山茶、厚叶红山茶和长毛红山茶可能也是园艺杂交种；③不支持把浙江红山茶与厚叶红山茶合并为浙江红山茶；④认为栓壳红山茶与南山茶不宜归并为一种；⑤将大花红山茶与扁果红山茶进行合并，并归于西南红山茶的变种是合理的；⑥起源于江西东部的‘恒丰’系列的红花油茶应为浙江红山茶；⑦杭州植物园的红花油茶应为浙江红山茶。 本文对一个芽变品种及其亲本，以及一个杂交品种的亲、子代的色素遗传变异进行了研究。结果表明，从‘皇家天鹅绒’芽变而来的‘白斑天鹅绒’，两者之间所含色素种类几乎完全相同，各组分含量也非常接近，二者花瓣色素组成及含量相似系数为0.9953。在‘春江红日’(白斑天鹅绒×酒红阿兰)杂交品种中，各主要色素相对含量均处于母本、父本双亲相应色素含量之间，并接近于双亲平均值。其中五种重要色素相对含量之和占‘春江红日’杂交品种花瓣中总色素含量的86.74％。这五种色素相对含量之和分别占母本、父本花瓣总色素含量的93.14％和83.35％，这五种色素在两亲本花瓣中的平均值为88.25％。 从色素类型与物种关亲缘关系分析中发现，随着物种亲缘关系从近到远，花瓣中的色素类型变化为：从Cy3G型(Cy3pCG型过渡)到Cy3GG型再到Cy3G5G型转变。色素结构所体现的演化顺序则可能与之相反。因此，可以推断所检测的物种的大致从原始到进化的演变顺序为：(扁果红山茶、大花红山茶)(Cy3G5G型)→(滇山茶、短管红山茶、单体红山茶)(Cy3GG型和Cy3G5G型)→全缘红山茶(Cy3GG型)→(长毛红山茶和厚叶红山茶)(Cy3GG型和Cy3G型)→(卵果红山茶和南山茶)(Cy3pCG型和Cy3G型)→多齿红山茶、栓壳红山茶和浙江红山茶(Cy3G(Cy3Ga)型)。 从物种的地理分化方面看，在物种演化路线上有两个方向，一个是向西南方向的演化趋向，另一个是向东北方向的演化趋向。在云南、贵州和湖南等地分布的红山茶组植物(滇山茶、短管红山茶、长毛红山茶)，其色素类型为Cy3G5G型和Cy3GG型(呈现出到Cy3G演变的趋向)，为较为原始的类型，并多为复杂的杂交类型，随着物种的逐步进化，呈现出逐渐向湖南和广西、广东经江西至浙江的地理演变趋向，并在江西存在较原始的类型及小的自然杂交群体，总体的演变趋向是随着物种从西南至东北方向逐渐演化，其杂交类型逐渐少，这与物种分布的自然地理环境等因素密切相关的。 本文率先对100茶花品种的色素种类及组分进行了主成分和聚类分析，将国内外茶花品种划分为茶梅品种群、茶梅杂交品种群、滇山茶品种群、红山茶品种群、浙江红山茶品种群、红山茶与滇山茶双交杂交品种群、滇山茶与怒江红山茶双交杂交品种群以及多物种杂交品种群等八大品种群。并提出了各品种群的主要特征色素及其组分含量。

目录

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第一章前言

第二章材料与方法

第三章结果与分析

第四章结论与讨论

参考文献

致谢

附录