瀾滄江中下游流域古茶樹葉片表型性狀形態(tài)多樣性分析

楊朝彬，石 明，藍(lán)增全，馬福仙

(西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南 昆明 650224)

【研究意義】在植物分類中，茶樹[Camelliasinensis(L.)O.Kuntze]為山茶科(Theaceae)、山茶屬(Camellia)、茶組(SectionThea)植物，古茶樹是指分布于天然林中的野生茶樹、半馴化人工栽培的野生茶樹和人工栽培的百年以上的古茶樹[1]，云南省位于中國(guó)的西南部，經(jīng)過考察取證，都一致認(rèn)為云南是世界茶樹原產(chǎn)地，同時(shí)，在現(xiàn)存的野生茶樹群、古茶樹園面積以及古茶樹數(shù)量中，經(jīng)證明云南省是全世界最多的省區(qū)[2]。它的意義在于利用云南 茶證實(shí)，茶區(qū)的悠久歷史，而云南茶樹種質(zhì)資源可用來作為一個(gè)的天然基因庫，為創(chuàng)業(yè)者提供技術(shù)創(chuàng)新的材料。從地理位置和生態(tài)環(huán)境來看，云南別具特色，植物資源頗為豐富被稱為“植物王國(guó)”，自然茶樹資源得天獨(dú)厚，具有物種多樣性[3]、生態(tài)多樣性[4]以及形態(tài)多樣性[5-6]的特點(diǎn)，古茶樹在文山、大理、玉溪、保山、臨滄、西雙版納和普洱等地均有分布。【前人研究進(jìn)展】其中，瀾滄江流域是云南省特別集中的地區(qū)，特別是瀾滄江中下游地區(qū)，臨滄、普洱和版納等地區(qū)的茶樹群和茶園是以后茶產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的首要基因庫，有非常重要的證據(jù)證明茶文化的起源[7]。茶葉是茶樹最常用的部分，也是茶樹賴以生存的最重要部分，茶樹利用茶葉進(jìn)行呼吸、光合作用、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、蒸騰作用等生理活動(dòng)[8]，在茶樹資源調(diào)查、利用、分類鑒別中，是不可缺少的，選取優(yōu)勢(shì)種時(shí)，通過葉片判斷也是重要方法之一[9]。另外，瀾滄江中下流域各茶區(qū)的茶葉品質(zhì)也各有特色，知名的有勐海、勐臘、雙江等茶區(qū)[10]，值得去一探究竟。【本研究切入點(diǎn)】目前，大多數(shù)調(diào)查都以單獨(dú)的市(縣)為單位，很少以一條河流為單位的，以市(縣)行政區(qū)為調(diào)查范圍存在一定局限性。【擬解決的關(guān)鍵問題】此次調(diào)查將5個(gè)州(市)聯(lián)系起來綜合分析，更有利于對(duì)古茶樹資源分布的調(diào)查研究，本次調(diào)查主要分析瀾滄江中下游流域古茶樹葉片表型性狀的形態(tài)多樣性，以期證明瀾滄江流域古茶樹形態(tài)多樣性豐富，在今后云南古茶樹資源調(diào)查利用時(shí)，可發(fā)揮一些作用。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

發(fā)源于中國(guó)西南部的瀾滄江，流經(jīng)中國(guó)的青海、西藏和云南，是世界第七長(zhǎng)河，亞洲第三長(zhǎng)河，河長(zhǎng)4909 km。在中國(guó)，瀾滄江上游是在西藏昌都以上，中游是昌都至云南大理云龍縣的功果橋，下游自然就是功果橋以下。其上中游跨越橫斷山脈，兩岸高山對(duì)峙，坡陡崖險(xiǎn)，下游則是多河谷平壩，降水豐富，瀾滄江流域具有寒帶、亞熱帶、熱帶3個(gè)氣候帶[11]，上游為寒帶，中下游為亞熱帶和熱帶。這也是瀾滄江上游茶樹資源較少，中下游較為豐富，自大理以下古茶樹群落，開始逐漸增多的原因之一，本次調(diào)查研究的材料主要來自瀾滄江流域中下游。

1.2 研究方法

1.2.1 材料收集 通過野外考察和樣本采集的方法，本次隨機(jī)抽樣調(diào)查了45株分布在瀾滄江流域的古茶樹種質(zhì)資源并采集枝葉制作成了標(biāo)本，包括5個(gè)州(市)(大理、保山、臨滄、普洱、西雙版納)，海拔在1130～2520 m，具體材料來源見表1。

表1 材料來源

1.2.2 葉片表型多樣性分析方法 依據(jù)虞富蓮編著的《中國(guó)古茶樹》古茶樹種質(zhì)資源考察規(guī)程，野外觀測(cè)記錄了古茶樹地理、生態(tài)因子；依據(jù)陳亮等編著的《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)古茶樹選取20個(gè)表型性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，描述型性狀14個(gè)(芽葉茸毛、芽葉顏色、葉背面色、葉正面色、葉身、葉基、葉質(zhì)、葉齒密度、葉齒深度、葉緣、葉面、葉背茸毛、葉尖、葉形)，數(shù)值型性狀6個(gè)[葉面積(長(zhǎng)×寬×0.7)、葉長(zhǎng)、葉寬、葉脈對(duì)數(shù)、葉柄、無葉齒主脈長(zhǎng)] 。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel、SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從45份古茶樹資源中每棵茶樹都分別隨機(jī)取10片新鮮茶葉進(jìn)行測(cè)量，然后得到的數(shù)值型數(shù)據(jù)進(jìn)行平均,得到每棵樹較為準(zhǔn)確的葉片數(shù)值型數(shù)據(jù)，對(duì)描述型性狀作量化賦值[12]統(tǒng)計(jì)不同性狀的變異程度和分布頻率，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，利用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析以及計(jì)算各個(gè)數(shù)值型性狀的變異系數(shù)、最小值、最大值、標(biāo)準(zhǔn)差、平均值以反映各數(shù)值型性狀的變異幅度。采用Shannon-Weaver形態(tài)多樣性指數(shù)來評(píng)判形態(tài)多樣性高低，計(jì)算公式[13]：H′=-∑(PilnPi),其中Pi是性狀第i級(jí)內(nèi)材料份數(shù)占總份數(shù)的百分比。數(shù)值型性狀要量化處理，根據(jù)各性狀的平均值(X)與標(biāo)準(zhǔn)差(S)，按照X±kS(k=±2.5，±2.0，±2.5，±2.0，±1.5，±1.0，±0.5，0)將每一性狀的觀測(cè)值賦予不同的描述符，然后根據(jù)質(zhì)量化的表型數(shù)值統(tǒng)計(jì)每一描述符出現(xiàn)的頻率并計(jì)算每一表型性狀的H＇。聚類分析采用SSPS 22.0軟件，利用系統(tǒng)聚類下的離差平方和法，采用歐氏距離(Euclideandistance)對(duì)群體聚類。從聚類分析的結(jié)果來進(jìn)行類群間的性狀變異分析比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 古茶樹葉片描述型性狀的變異及其多樣性

根據(jù)45份古茶樹種質(zhì)資源的14個(gè)描述型性狀的統(tǒng)計(jì)分析(表3)來看，其多樣性指數(shù)在0.3～1.55，均值為0.91。多樣性最豐富的是芽葉茸毛，達(dá)到1.55；其次是芽葉顏色，為1.1，最小的是葉基，僅為0.30。葉基有楔形、近圓形2種，表型性狀的分布頻率顯示，多樣性指數(shù)偏低的表型主要集中為幾個(gè)特征性狀，古茶樹葉正面色主要為深綠色，占82 %；葉背面色主要為綠色，占76 %；葉基主要為楔形，占91 %；葉緣主要為微波，占71 %；其它表現(xiàn)型分布比例較為均勻，而且隨多樣性指數(shù)的升高，表現(xiàn)型分布越均勻。

從表4可見，古茶樹資源葉片描述型性狀變異系數(shù)平均為34.04 %，變異系數(shù)最大的為芽葉顏色(60 %)，最小的為葉正面色(19 %)，而葉基(60 %)，葉齒密度(47 %)，葉背茸毛(47 %)3項(xiàng)指標(biāo)變異系數(shù)均超過45 %，說明這3個(gè)性狀變異豐富，葉正面色(19 %)，葉緣(24 %)，葉形(20 %)，3項(xiàng)指標(biāo)變異系數(shù)均未超過25 %，說明這3個(gè)遺傳性狀保持比較穩(wěn)定。

表2 形態(tài)特征及編碼

表3 茶樹各性狀的分布頻率

表4 茶樹各性狀的統(tǒng)計(jì)分析

2.2 古茶樹葉片數(shù)值型性狀的變異

分析45份古茶樹資源(表5)得出，葉長(zhǎng)在8.64～22.32 cm變化,主要分布在11.29～16.97 cm，占總體的75.56 %；葉寬在4.08～10.15 cm變化，主要分布在3.74～7.04 cm，占總體的86.67 %；葉面積在27.46～148.12 cm2變化，主要分布在31.52～72.88 cm2，占總體的78 %；無葉齒主脈長(zhǎng)1.78～8.65 cm變化，主要分布在1.87～4.67 cm，占總體的88.89 %；葉柄長(zhǎng)在0.31～1. 34 cm，主要分布在0.62～1.34 cm,占總體的97.77 %；葉脈對(duì)數(shù)在6.5～14.9對(duì)變化，主要分布在7.325～11.7對(duì)，占總體的82.21 %。葉片數(shù)值型性狀多樣性指數(shù)在1.48～1.99，均值為1.70；多樣性最為豐富的是葉脈對(duì)數(shù)，為1.99；其次是葉面積和葉柄長(zhǎng)，為1.75；最小的是葉長(zhǎng)，為1.48。葉片數(shù)值型性狀變異系數(shù)范圍在18 %～47 %變化，平均值為29.63 %；變異系數(shù)最大的為葉面積(47 %)，變異系數(shù)最小的為葉脈對(duì)數(shù)(18 %)，變異幅度最大的為葉面積(120.66)，遺傳多樣性豐富，變異幅度最小的為葉柄長(zhǎng)(1.03)，遺傳性狀較為穩(wěn)定。

表5 茶樹各性狀的統(tǒng)計(jì)分析

2.3 古茶樹資源葉片表型性狀的聚類分析

將收集到的瀾滄江中下游45份古茶樹資源20個(gè)葉片表型性狀進(jìn)行聚類分析(圖1)，聚類分析結(jié)果顯示，在歐氏距離為4時(shí)，可將45份古茶樹資源分為4個(gè)大類群，類群Ⅰ：共28份資源，形態(tài)變異較大，葉正面色主要為深綠色(78.57 %)，葉背面色主要為綠色(71.42 %)，葉基主要為楔形(96.42 %)，葉緣主要為微波(78.57 %)，葉面主要為微隆起(71.42 %)，葉寬在4.08～6.43 cm，差異不大；類群Ⅱ：共4份資源，主要特征為芽葉顏色全部為黃綠色，葉背顏色全部為綠色，葉緣主要為波(75 %)，葉面主要為隆起(75 %)，葉背茸毛主要為多(75 %)，葉尖主要為急尖(75 %)，葉脈對(duì)數(shù)在11.3～12.8對(duì)，類群Ⅲ：共11份資源，芽葉顏色主要為黃綠色(72.73 %)，葉正面色主要為深綠(90.92 %)，葉背年色主要為綠色(72.73 %)，葉身主要為內(nèi)折(72.73 %)葉齒深度主要為淺(72.73 %)，葉緣主要為微波(81.82 %)，葉寬在5.83～6.95 cm；類群Ⅳ：共2份資源，芽葉顏色都為黃綠，葉正面色都為深綠，葉背色都為綠色，葉長(zhǎng)較為接近，分別為21.4、22.32 cm,葉面積較大，分別為122.84，148.12 cm2。

圖1 基于形態(tài)性狀的茶樹種質(zhì)資源聚類圖Fig.1 Dendrogram of cluster analysis based on morphological traits of tea germplasm

3 討 論

3.1 古茶樹葉片形態(tài)多樣性分析

古茶樹最后的表現(xiàn)是由先天基因和后天生存環(huán)境因素綜合決定的，環(huán)境改變會(huì)導(dǎo)致一定的變異情況發(fā)生，但基因也會(huì)保持一定穩(wěn)定性[14]，形態(tài)學(xué)方法是研究茶樹植物遺傳多樣性的基礎(chǔ)，不能忽視，形態(tài)學(xué)研究和分子技術(shù)彼此結(jié)合，才能更好地研究茶樹植物的遺傳多樣性[15-16]。

從瀾滄江中下游45份古茶樹資源葉片表型20個(gè)性狀來看，其中描述型性狀，芽葉茸毛、葉形有5種表現(xiàn)型，芽葉顏色、葉正面色、葉背面色、葉面、葉尖有4種表現(xiàn)型，葉質(zhì)、葉齒深度、葉齒密度、葉身、葉緣、葉背茸毛有3種表現(xiàn)型，葉基有2種表現(xiàn)型；葉片表型性狀的變異系數(shù)在18 %～47 %，平均變異系數(shù)為29.63 %，20個(gè)葉片表型性狀多樣性指數(shù)在0.3～1.99，多樣性指數(shù)平均值為1.305，國(guó)內(nèi)茶樹資源平均值是(H′=0.96)[17]，瀾滄江中下游流域古茶樹多樣性指數(shù)明顯較大，表明瀾滄江中下游流域古茶樹資源表現(xiàn)型多樣性較為豐富，這與瀾滄江中下游流域獨(dú)特的自然環(huán)境是緊密相連的。

多樣性指數(shù)與變異系數(shù)是反映生物多樣性的主要指標(biāo)，在此次數(shù)據(jù)分析中，同一個(gè)性狀的變異系數(shù)與多樣性指數(shù)呈現(xiàn)不完全一致，甚至完全相反的情況，例如，葉脈對(duì)數(shù)的多樣性指數(shù)為1.99，而變異系數(shù)為18 %，芽葉茸毛的多樣性指數(shù)為1.55，而變異系數(shù)為39 %，這與李華峰[9]的觀點(diǎn)一致，在描述性狀中，芽葉茸毛的多樣性指數(shù)最高，這與蔣會(huì)兵等[18]在云南茶樹種質(zhì)資源形態(tài)性狀多樣性分析研究中得到的結(jié)果一致。

3.2 古茶樹葉片表型性狀聚類分析

通過聚類分析樹狀圖大概能反映出葉片性狀相似的幾棵古茶樹，在植物分類中較親的聚類距離較近，這與地理距離相關(guān)性不大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，類群Ⅳ2份茶樹資源(天堂山松茶樣地、藤條壩糯古樹茶3號(hào))葉面積較大均超過120 cm2，已經(jīng)算為超特大葉種，這2份資源可作為特異種質(zhì)資源開發(fā),芽葉顏色、葉正背面色，各類群間均相似，說明茶樹資源間仍存緊密的聯(lián)系。

4 結(jié) 論

瀾滄江中下游流域古茶樹葉片性狀具有豐富的形態(tài)多樣性，這也佐證了云南茶以大葉種為主，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了2個(gè)優(yōu)質(zhì)的大葉種種質(zhì)資源，為今后流域古茶樹資源的保護(hù)與利用提供一定的參考。