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茶树是世界三大饮料作物之一,野生茶树尤其是我国重点保护的濒危植物。开展茶树的遗传多样性与群体遗传结构研究对于茶种资源的保护及开发利用具有重要意义。本研究以16个阿萨姆茶群体、6个茶变种群体、5个大理茶群体和6个厚轴茶群体为对象,利用SSR分子标记对其遗传多样性和群体遗传结构进行了研究；以21个茶组植物为材料,利用SSR标记对其种间的亲缘关系进行了初步探讨。主要研究结果如下:
1.阿萨姆茶的遗传多样性与群体遗传结构5对SSR引物在16个阿萨姆茶群体中共检测到46个等位基因,平均观察等位基因数(A)为9.2,平均有效等位基因数(Ne)为3.4,Shannon多样性指数(Ⅰ)平均为1.4901,平均期望杂合度(He)为0.6783,Nei遗传多样性指数(h)为0.6773,表明阿萨姆茶具有较高的遗传多样性。在群体水平上,各群体内的有效等位基因数(Ne)介于2.0650-4.1599之间,观察杂合度(Ho)的变化范围为0.1400-0.3004,期望杂合度(He)的范围为0.4953-0.7423。遗传分化系数(FST)为0.1000,说明有10.00％的遗传变异存在于群体间,绝大部分变异(90.00％)位于群体内。基因流(Nm)为2.2489,表明群体间存在较强的基因流。基于Nei’s遗传距离的UPGMA聚类分析表明,16个阿萨姆茶群体可分为4个组。阿萨姆茶群体间的遗传距离和地理距离之间具有正相关,但未达到显著水平(r=0.1510,p=0.0700)。
2.茶变种的遗传多样性与群体遗传结构5对SSR引物在6个茶变种群体中共检测到41个等位基因,平均观察等位基因数(A)为8.2,平均有效等位基因数(Ne)为3.7,Shannon多样性指数(Ⅰ)平均为1.5352,平均期望杂合度(He)为0.7082,Nei遗传多样性指数(h)为0.7049,表明茶变种具有较高的遗传多样性。在群体水平上,各群体内的有效等位基因数(Ne)介于2.3617—3.7323之间,观察杂合度(Ho)的变化范围为0.2051-0.3607,期望杂合度(He)的范围为0.5357-0.6945,表明各群体间的多态性水平差异较小。遗传分化系数(FST)为0.1718,说明有17.18％的遗传变异存在于群体间,绝大部分变异(82.82％)存在于群体内。基因流(Nm)为1.2048,表明群体间存在一定程度的基因流。通过Nei’s遗传距离的UPGMA聚类分析,6个茶变种群体可分为3个组。茶变种群体间的遗传距离和地理距离之间具有正相关但未达到显著水平(r=0.4373,p=0.0600)。
3.大理茶的遗传多样性与群体遗传结构5对SSR引物在5个大理茶群体中共检测到47个等位基因,平均观察等位基因数(A)为9.4,平均有效等位基因数(Ne)为3.6,Shannon多样性指数(Ⅰ)平均为1.6387,平均期望杂合度(He)为0.7198,Nei遗传多样性指数(h)为0.7158,表明大理茶具有较高水平的遗传多样性。在群体水平上,各群体内的有效等位基因数(Ne)介于2.2970-3.6732之间,观察杂合度(Ho)的变化范围为0.1571-0.2237,期望杂合度(He)的范围为0.5620-0.7519,表明各群体问的多态性水平差异较小。遗传分化系数(FST)为0.1279,说明有12.79％的遗传变异存在于群体间,绝大部分变异(87.21％)位于群体内。基因流(Nm)为1.7040,表明群体间存在一定程度的基因流。通过Nei’s遗传距离的UPGMA聚类分析,5个大理茶群体可分为2个组。大理茶群体间的遗传距离和地理距离之间具有正相关,并达到了显著水平(r=0.8305,p=0.0200)。
4.厚轴茶的遗传多样性与群体遗传结构5对SSR引物在6个厚轴茶群体中共检测到53个等位基因,平均观察等位基因数(A)为10.6,平均有效等位基因数(Ne)为5.9,Shannon多样性指数(Ⅰ)平均为1.9489,平均期望杂合度(He)为0.8262,Nei遗传多样性指数(h)为0.8233,表明厚轴茶群体中具有很高水平的遗传多样性。在群体水平上,各群体内的有效等位基因数(Ne)介于3.3813-5.0601之间,观察杂合度(Ho)的变化范围为0.3545—0.4180,期望杂合度(He)的范围为0.6845-0.8144,表明各群体的多态性水平很高但差异较小。遗传分化系数(FST)为0.0972,即仅有9.72％的遗传变异存在于群体间,绝大部分变异(90.28％)位于群体内。基因流(Nm)为2.3218,表明群体间存在较强的基因流。通过Nei’s遗传距离的UPGMA聚类分析,6个厚轴茶群体可分为3个组。厚轴茶群体间的遗传距离和地理距离之间具有正相关并达到了显著水平(r=0.4863,p=0.0400)。
5.21个茶组植物间的亲缘关系基于SSR分子标记的UPGMA聚类分析将21个茶组植物分为三个大组。第一个大组包括13个种,除滇缅茶外,其余皆为三室茶,第二与第三个大组皆为五室茶。21个茶组植物间遗传相似性的变化范围为0.032-0.750,平均为0.329。马关茶与多脉茶的遗传相似性最小,仅为0.032;德宏茶与阿萨姆茶的遗传相似性最高为0.750。大厂茶、大理茶、厚轴茶与茶分别处于不同的分支上,与闵天禄、陈亮关于茶组植物分类的观点基本一致。阿萨姆茶、德宏茶、白毛茶与茶被聚为一类,也支持闵天禄与陈亮将阿萨姆茶、德宏茶、白毛茶归并为茶变种的观点。
最后,根据本研究结果对茶树种质资源的保存利用策略及茶组植物间的亲缘关系进行了探讨。