台灣油茶種原葉部性狀及ISSR DNA歧異度之研究

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1 台灣油茶種原葉部性狀及ISSR DNA歧異度之研究
林尚誼1 邱垂豐1 林順福2 1茶業改良場助理研究員、研究員 2國立台灣大學農藝學系助理教授 前言 2. 油茶種原ISSR分子標誌歧異度研究 由11條ISSR引子產生的31個分子標誌進行的79個油茶收集系遺傳分析發現，油茶種原之間存有相當程度之遺傳歧異性，全體種原間平均遺傳相似性為52.8%。若將大果油茶與小果油茶作區分，小果油茶46收集系間平均遺傳相似性為54.8%，大果油茶33收集系間平均遺傳相似性為58.9%。 　 油茶為山茶科(Theaceae)山茶屬之常綠小喬木，一般簡稱為苦茶樹。茶油與橄欖油的特性相似，品質可與橄欖油媲美，被譽為「東方橄欖油」，含有豐富單元不飽和脂肪酸、蛋白質、維生素A、E、茶多酚及山茶皂苷等。目前台灣油茶有栽培種油茶(Camellia oleifera)及細葉山茶(Camellia tenuifolia)，因台灣油茶長期經由實生苗繁殖，而造成品種混雜，目前種原遺傳歧異度資料仍缺乏，因此本研究之目的為藉由基本的葉片性狀調查及利用現今常用之ISSR DNA分子標誌，探討台灣栽培之油茶種原DNA變異，建立油茶種原的基本資料庫，以期做為油茶育種之參考。 文山小果2 文山小果1 關西小果13 關西小果12 關西小果11 關西小果10 關西小果9 關西小果8 關西小果7 關西小果6 關西小果5 關西小果4 關西小果3 關西小果2 關西小果1 茶改場大果2 茶改場大果1 魚池大果12 魚池大果11 魚池大果10 魚池大果9 魚池大果8 魚池大果7 魚池大果6 魚池大果5 魚池大果4 魚池大果3 魚池大果2 魚池大果1 蓮華池大果3 蓮華池大果2 材料與方法 引子830及843之ISSR DNA圖譜 ISSR electrophoresis pattern of primer 830 and 843. 本研究調查之油茶材料，包含收集自關西、南庄、文山、蓮華池及茶業改良場之46個小果油茶收集系，以及收集自魚池、蓮華池及茶業改良場之33個大果油茶收集系。調查7個量的葉部性狀，包含葉長、葉寬、葉厚、長寬比、鋸齒數、內折度及反轉度等性狀，進行資料統計分析，並參考胡(2004)及張(2007)之研究結果，將收集種原利用ISSR分子標誌進行DNA遺傳變異分析。 本研究中台灣油茶種原之遺傳相似性表 The genetic similarity of the different groups of oiltea camellia germplasm in Taiwan . 種原類別 Germplasm 收集系數 No. of accessions 平均相似性Average similarity 相似性最大值Maximum similarity 相似性最小值 Minimum similarity 油茶Oiltea Camellia 79 52.8% - 小果油茶(Camellia tenuifolia) 46 54.8% 90.9% 24.0% 大果油茶(Camellia oleifera) 33 58.9% 89.5% 34.6% 結果與討論 1.油茶種原葉部性狀探討 葉部性狀的調查研究結果顯示，經由葉長、葉寬、長寬比、葉厚、鋸齒數、內折度及反轉度等七個數量性狀的主成分向量分析，可清楚的將大果油茶及小果油茶分群。 AMOVA分析結果顯示，大果油茶和小果油茶族群間變方成分分別為26.42%及34.71% (P<0.001)，且族群內變方成分分別為73.58%及65.29%，表示出兩物種內之不同地區族群存在有遺傳分化現象。 33個大果油茶收集系之分子變異數(AMOVA)分析 AMOVA analysis of 33 Camellia oleifera accessions. 變方來源 Source of variation 自由度 d. f. 平方和 Sum of square 變方成分Variance component 百分比Percentage of variation p值 p-value 族群間 Among populations 2 32.38 1.34 26.42 < 0.001 種內 Within populations 30 112.17 3.74 73.58 Total 32 144.55 5.08 大果油茶群 小果油茶群 Fixation Indices FST = 0.26 46個小果油茶收集系之分子變異數(AMOVA)分析 AMOVA analysis of 33 Camellia tenuifolia accessions. 變方來源 Source of variation 自由度 d. f. 平方和 Sum of square 變方成分Variance component 百分比Percentage of variation p值 p-value 族群間 Among populations 4 81.94 1.97 34.71 < 0.001 種內 Within populations 41 152.00 3.71 65.29 Total 45 233.94 5.68 依據7個葉部性狀之第一及第二主成分所繪之77個油茶收集系關係分布圖 Plot of the first 2 principal components from the covariance matrix of 7 leaf traits for 77 oiltea camellia accessions. 將性狀調查資料以多變數判別分析，以葉長(X1)、葉厚(X2)及鋸齒數(X3)等三個變數所建立之大果油茶和小果油茶判別公式，亦具有極高的判別度，顯示葉部性狀可應用於鑑別大果油茶與小果油茶。 小果油茶判別公式：L1 = X X X 大果油茶判別公式：L2 = X X X Fixation Indices FST = 0.35 以POPGENE分析油茶族群遺傳變異結果顯示，大果油茶及小果油茶總Nei’s基因歧異度(h)為0.29及0.33，遺傳分化係數(Gst)為0.38及0.39，比前人研究之蟲媒花平均值略高(h=0.211, Gst=0.197)，且基因流轉值(Nm)皆小於1，顯示出種內區域族群間分化的現象。 大果及小果油茶族群之遺傳變異(POPGENE)分析結果 POPGENE analysis of different Oiltea Camellia populations. 物種 species S h I Gst Nm 大果油茶(Camellia oleifera) 33 0.29 0.43 0.38 0.83 小果油茶(Camellia tenuifolia) 46 0.33 0.49 0.39 0.77 結論 本研究建立台灣油茶種原葉片性狀基本資料，葉長、葉厚及鋸齒數等三個葉片性狀可準確地判別大果油茶或小果油茶種原，可做為種原蒐集及辨別時的參考。由於實際油茶商品(種子或油品)鑑定時並無法仰賴葉部性狀，本研究所開發之ISSR DNA分子標誌可供品種鑑定時判別依據。AMOVA以及POPGENE分析則顯示出台灣油茶種原不論是大果或是小果油茶，物種內皆存在有高度的遺傳歧異度，而且各地種原之間存在有遺傳分化的現象。在農民長期以實生苗繁殖的情況下，各地油茶族群內維持著高度的遺傳歧異度，是未來油茶育種的工作的一項重要遺傳基因資源。 茶業改良場大果油茶葉片正反面 關西小果油茶葉片正反面 茶業改良場小果油茶葉片正反面 魚池大果油茶葉片正反面 大果油茶與小果油茶成熟葉片外觀比較 Mature leaf appearance comparison of Camellia oleifera and Camellia tenuifolia.