望謨八步茶生物學(xué)特性初步研究

王瑩，席培宇，陳翔，鄧燕莉，舒騰顯，王濟紅*

1.貴州省生物研究所，貴州 貴陽550009；2.貴州大學(xué)茶學(xué)院，貴州 貴陽550025；3.貴州省王母鐵紅茶業(yè)開發(fā)有限公司，貴州 貴陽552300

八步茶最早產(chǎn)于貴州望謨縣，飲用歷史悠久。據(jù)調(diào)查，目前八步茶實生苗種群主要分布在望謨縣郊納鎮(zhèn)的八步村、鐵爐村和冗巖村，整株萌發(fā)紫芽，且四季性狀穩(wěn)定，其嫩芽兒茶素、花青素、黃酮類物質(zhì)和氨基酸等含量較高，香氣成分獨特。因長期地處偏遠的山村，八步茶的生物學(xué)特性未見系統(tǒng)研究報道。為了解八步茶在山茶科中屬的分類歸屬，特對其植物分類表觀形態(tài)特征、生物量、花和葉片微觀形態(tài)特征等開展了初步研究。

一、生境概況

郊納鎮(zhèn)地處東經(jīng)106°14'，北緯25°19'，屬南亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，年平均氣溫16.3 ℃，年平均降雨量1 339.7 mm，干濕季分明，冬季11月至翌年4月降雨較少；境內(nèi)溪流較多，重巒疊嶂，云霧繚繞，空氣相對濕度較高。全境多為坡度25°以上山地，平均海拔1 000 多m。土壤多為變質(zhì)巖發(fā)育的砂壤，土層瘠薄，石礫含量高，大部分茶種資源不能生存繁衍，只有八步茶長期進化，已具備冬季抗寒、抗旱，夏季耐高溫、強光，耐瘠薄等適應(yīng)逆境的特性。郊納鎮(zhèn)境內(nèi)現(xiàn)有八步茶資源8 萬多株，其中胸徑8 cm 以上的有1 763株，認定百年樹齡以上的有1 185株。

二、研究方法

1.分類學(xué)表觀形態(tài)特征觀察

同一株八步茶母樹結(jié)實的種子播種后，會分化出紅花紫芽、粉花（白色中夾雜粉紅色）紫芽和白花綠芽3 種類群。2018年10月，對每種開花表現(xiàn)型的八步茶隨機選擇5株以上，每株采摘3～5朵花，3～5片葉，觀察花、葉形態(tài)結(jié)構(gòu)。

2.生物量測定

每種表現(xiàn)型隨機調(diào)查20 株成齡植株。統(tǒng)計每株1級主干分枝數(shù)、次級分枝數(shù)、1年生分枝數(shù)和新梢萌發(fā)數(shù)；每種芽表現(xiàn)型隨機測定30個一芽一葉、一芽二葉、一芽三葉質(zhì)量。

3.葉微觀形態(tài)觀察

每種表現(xiàn)型隨機選取3 株，每株取成熟葉片3～5 片。先用毛筆將葉片輕輕擦拭，去除塵埃，再在葉脈中部相同部位各取2 mm×2 mm左右樣品為試驗材料。先放入盛有95%酒精的燒杯中反復(fù)震蕩清洗，然后用100%酒精脫水，待酒精揮發(fā)后，將葉片粘在雙面膠上，真空鍍膜后在Hitachis-800掃描電鏡下觀察拍照。

4.花粉、柱頭微觀形態(tài)觀察

每種表現(xiàn)型隨機選取3 株，每株取發(fā)育正常含苞待放的花3～5 朵；樣品不經(jīng)過任何處理，直接將花粉涂散到雙面膠紙上，鍍膜后置6490LV型掃描電鏡下觀察花粉形態(tài)、萌發(fā)孔、外壁表面紋飾，并用掃描電鏡自帶軟件測量花粉粒極軸長（P）和赤道軸長（E）。

三、結(jié)果與分析

1.分類學(xué)表觀形態(tài)特征

八步茶為小喬木，高3～8 m；小枝纖細，幼時密生平貼柔毛，2年生或3年生小枝具宿存柔毛，老枝灰色或暗褐色，葉革質(zhì)，卵狀長圓形；蒴果卵球形，直徑1～2 cm，果殼褐紅色、淺褐色或綠色。目前僅發(fā)現(xiàn)分布于望謨縣郊納鎮(zhèn)鐵爐村、八步村和冗長村，海拔600～1 300 m 林緣或疏林中。果殼褐紅色種子播種后主要表現(xiàn)出嫩芽紫紅色，花紫紅色，簡稱為紅花紫芽；果殼淺紅色種子播種后主要表現(xiàn)出嫩芽紫紅色，花白色中夾雜粉紅色，簡稱為粉花紫芽；果殼綠色種子播種后主要表現(xiàn)出嫩芽綠色，花白色，簡稱為白花綠芽。3種類群的分類學(xué)表觀特征觀察如下。

紅花紫芽類群：嫩芽紫紅色，葉長4～8 cm，葉緣具波狀鋸齒，先端鈍尖或短漸尖，葉背具疣狀突起；花期9月，花苞腋生枝頂，1朵；花柄紫褐色，長近1 cm；苞片和萼片分化明顯，苞片4片，卵圓形，長4～5 mm，綠色帶紫褐色，被短柔毛；花瓣6 片，紫紅色；花絲離生，60～80條，無毛，花藥黃色，背部著生，外輪花絲下半部連成一體；花柱長約1.2 cm，頂部裂為3條，花柱基部被毛，子房頂部密被白色長柔毛。

粉花紫芽類群：嫩芽紫紅色，葉長4～8 cm，葉緣具淺鋸齒，先端鈍尖，葉背具疣狀突起；花萼背面密被短柔毛，幼枝及花柄被短柔毛，幼葉葉背被長毛，后變無毛；花期9月，花苞腋生枝頂，1朵；花柄綠色略帶紫褐色，長近1 cm；苞片和萼片分化明顯，苞片4 片，卵圓形，長4～5 mm，綠色略帶紫褐色，密被短柔毛；花瓣6片，白色中夾雜粉紅色；花絲離生，60～80條，無毛，花藥黃色，背部著生，外輪花絲下半部連成一體；花柱長約1.0 cm，頂部裂為3條，長約3 mm，花柱基部被柔毛，子房頂部密被白色長柔毛。

白花綠芽類群：嫩芽綠色，葉長4～8 cm，葉緣具鈍鋸齒，先端鈍尖或短漸尖，葉背具疣狀突起；花萼背面密被短柔毛，幼枝及花柄一側(cè)被短毛，幼葉葉背疏被長毛，沿中脈較密；花期9月，花苞腋生枝頂，1 朵；花柄綠色，長近1 cm；苞片和萼片分化明顯，苞片4片，卵圓形，長4～5 mm，綠色，背部被短柔毛；花瓣6 片，白色；花絲離生，60～80 條，無毛，花藥黃色，背部著生，外輪花絲下半部連成一體；花柱長約1.0 cm，頂部裂為3條，長約2.5 mm，花柱基部被柔毛，子房頂部密被白色長柔毛。

3種類群除花色和嫩芽顏色有差異外，其他分類特征無顯著差異，應(yīng)為同一個物種。查閱《中國植物志》《貴州植物志》等專業(yè)分類書籍，發(fā)現(xiàn)山茶科同時具備4片苞片，6瓣花瓣，外輪花絲下半部連成一體的主要分類特征的植物，僅有山茶屬（Camellia）的連蕊茶組（Sect.Theopsis Coh.St.）植物，因此，八步茶應(yīng)為連蕊茶組植物。

2.3種表現(xiàn)型的枝梢生物量比較

3種表現(xiàn)型的株高、冠幅差異較小，均表現(xiàn)出小喬木型植物的生長特性，有明顯主干，植株在距離地面40 cm以下開始分枝。每株1級主干分枝數(shù)差異也較小，都在4～5 枝，但是次級分枝數(shù)、1年生枝數(shù)均差異顯著，結(jié)果導(dǎo)致3種表現(xiàn)型的單株新芽萌發(fā)數(shù)量差異顯著，粉花紫芽表現(xiàn)型的單株新芽萌發(fā)數(shù)最高，為4 038.9 個；其次為紅花紫芽表現(xiàn)型，1 433.1 個；白花綠芽表現(xiàn)型最少，1 140.3個（表1）。

表1 八步茶3種表現(xiàn)型枝梢生物量統(tǒng)計

統(tǒng)計3種芽表現(xiàn)型春季新梢產(chǎn)量如表2。八步茶3 種表現(xiàn)型的春梢一芽一葉、一芽二葉單芽質(zhì)量差異明顯，粉花紫芽表現(xiàn)型芽頭最大，其次為白花綠芽表現(xiàn)型，紅花紫芽表現(xiàn)型芽頭最小。按每667 m2種植220株計算，紅花紫芽一芽一葉產(chǎn)量達64.9 kg，粉花紫芽達277.2 kg，白花綠芽達66.5 kg。

當前八步茶實生苗矮化密植建園時每667 m2種植1 100～1 200株，因其采摘面僅為0.5 m2左右的平面，每株萌芽數(shù)平均50 個左右，依此推算，每667 m2紅花紫芽一芽一葉產(chǎn)量僅為12.36 kg，粉花紫芽一芽一葉為18.72 kg，白花綠芽一芽一葉為15.90 kg。

研究結(jié)果表明，八步茶不宜按照矮化方式密植，應(yīng)按照小喬木方式適當矮化稀植，能顯著增強樹勢，提高產(chǎn)量。

表2 八步茶3種表現(xiàn)型春梢產(chǎn)量

3.葉微觀形態(tài)

在植物分類中，葉是僅次于花和果用于分類的特征，葉微觀形態(tài)特征在現(xiàn)代植物分類學(xué)中被越來越多地應(yīng)用到疑難類群的分類鑒定中，具有一定的分類價值。山茶科山茶屬植物葉表皮的共性特征為：葉表皮細胞多為波狀或深波狀，氣孔器僅分布在下表皮，均為環(huán)列型（即由3 個大小不等的副衛(wèi)細胞圍繞著2 個月牙形的保衛(wèi)細胞所形成，有些副衛(wèi)細胞常為發(fā)育較好的角質(zhì)膜覆蓋，因此由它們所組成的圍繞保衛(wèi)細胞的環(huán)界限有時不十分明顯）；氣孔外拱蓋表面多平滑，內(nèi)緣近平滑、淺波狀或嚙齒-淺波狀；角質(zhì)膜多為條紋，也有同時具條紋、顆粒或鱗片等形狀；不同種間葉表皮特征表現(xiàn)出的差異，具有同屬種類劃分的分類鑒定意義。

八步茶3 種芽表現(xiàn)型的葉片微觀形態(tài)共性特征為：氣孔均只分布在葉下表皮，表皮細胞垂周壁為深波狀；氣孔器均由2 個月牙形的保衛(wèi)細胞構(gòu)成，梭形，兩端均呈“T”型加厚，氣孔外拱蓋表面均較平滑，內(nèi)拱蓋淺波狀；副衛(wèi)細胞被表皮角質(zhì)層覆蓋，角質(zhì)層波狀紋飾，3層；氣孔器大小差異不明顯，紅花紫芽表現(xiàn)型氣孔器縱徑長34.89 μm，粉花紫芽表現(xiàn)型氣孔器縱徑長31.26 μm，白花綠芽表現(xiàn)型氣孔器縱徑長34.29 μm（圖1）。觀察結(jié)果表明，八步茶3種表現(xiàn)型間葉表皮微觀形態(tài)特征均符合山茶屬植物葉表皮微觀形態(tài)共性特征。

八步茶3 種芽表現(xiàn)型的葉片微觀形態(tài)主要在氣孔指數(shù)、腺鱗數(shù)、表皮毛數(shù)和環(huán)繞氣孔器外圍的角質(zhì)層紋飾4個方面有差異（表3）。鄧禹君等[1]對20種山茶科植物葉片顯微特征進行定量分析發(fā)現(xiàn)，腺鱗是山茶屬植物共有的特征，不具同屬種間的分類價值；表皮毛不是穩(wěn)定的分類特征，在種內(nèi)個體之間也會存在較大差異，不適合作為分類指標；相同物種種內(nèi)的氣孔器長軸長度、保衛(wèi)細胞寬度、氣孔密度以及氣孔器指數(shù)均存在差異，但分類學(xué)上親緣關(guān)系近的物種上述指標數(shù)值相近，具有一定的類群區(qū)別的分類價值，但不能作為種下的分類依據(jù)。因此，八步茶3 種表現(xiàn)型應(yīng)該屬于同種植物。

圖1 八步茶葉片電鏡掃描特征

表3 八步茶3種表現(xiàn)型葉片電鏡掃描特征

4.花粉、柱頭微觀形態(tài)

花粉外壁紋飾、萌發(fā)孔形狀、花粉粒大小是同屬植物種類區(qū)別的主要特征。茶樹資源花粉粒表面紋飾大致分為3 種，即光滑型網(wǎng)狀、粗糙型網(wǎng)狀及穴網(wǎng)狀；野生型包括原始型茶資源中光滑型網(wǎng)狀占69.7%，粗糙型網(wǎng)狀占15.2%，穴網(wǎng)狀占15.1%；栽培型茶資源中，光滑型網(wǎng)狀占30.8%，粗糙型網(wǎng)狀占59.0%，穴網(wǎng)狀占10.2%；栽培型茶資源以粗糙型網(wǎng)狀為主，原始型以光滑型網(wǎng)狀為主[2-4]。萌發(fā)孔（溝）分為3 種類型：縫狀萌發(fā)溝、帶狀萌發(fā)孔和梭狀或橢圓狀萌發(fā)孔；凡具梭狀或橢圓形萌發(fā)孔的資源材料多為進化型?；ǚ哿５拇笮∫话惆凑諛O軸的長度來判斷，即＜10 μm為極小花粉，10～24 μm為小花粉，25～49 μm為中花粉，50～99 μm為大花粉，100～199 μm為超大花粉，≥200 μm 為巨大花粉；還可根據(jù)赤道軸的平均值來分類，≥30 μm為大型，＜30 μm為小型；花粉形狀根據(jù)極軸/赤道軸（P/E）值來進行分類，P/E 比值＜0.50 者為超扁球形，0.50～0.75 者為扁球形，0.75～0.88者為近扁球形，0.88～1.14者為圓球形，1.14～1.33者為近長球形，1.33～2.00者為長球形，≥2.00者為超長球形。因此，大部分大葉種茶樹資源為大花粉，中小葉種為小花粉，花粉形狀有圓球形、扁球形、近長球形和長球形，花粉大小存在從大到小的演變趨勢。

八步茶3種表現(xiàn)型花粉形態(tài)特征如表4，其花粉電鏡掃描特征如圖2。八步茶3種表現(xiàn)型的花粉P/E 值為1.48～1.53，形狀均為長球形；花粉粒大小按極軸長度劃分均為中花粉，按赤道軸均值劃分，均為大型花粉；外壁紋飾均為粗糙型網(wǎng)狀；萌發(fā)孔同時具有縫狀萌發(fā)溝、帶狀萌發(fā)孔和梭狀萌發(fā)孔3種類型。該結(jié)果表明，八步茶3種表現(xiàn)型應(yīng)該為同種植物。外壁紋飾和萌發(fā)孔形狀均表現(xiàn)出較進化的特征。

從八步茶花柱頭電鏡掃描特征（圖3）可見，3 種表現(xiàn)型的柱頭長度在3 mm 左右，基部合生，中上部3 裂；不同之處是基部合生部位的長短，白花綠芽在柱頭1/2 處開始3 裂，觀察到少量花粉；紅花紫芽在柱頭1/4處開始3裂，觀察到大量花粉；粉花紫芽在柱頭1/5處開始3裂，未觀察到花粉進入柱頭。電鏡掃描觀察結(jié)果與表觀柱頭觀察結(jié)果相似，3種表現(xiàn)型應(yīng)歸屬同種植物。

四、討論與結(jié)論

1.八步茶的表觀分類學(xué)特征

花器官特征是山茶科植物主要表觀分類依據(jù)。根據(jù)八步茶3 種表現(xiàn)型花器官均具明顯苞、萼分化，苞片4片，花瓣6瓣，外輪花絲下半部連成一體的主要分類特征，在張宏達山茶科分類系統(tǒng)中，八步茶應(yīng)歸屬于后生山茶亞屬（Subgen. Meta Camellia）連蕊茶組（Sect. Theop?sis Coh.St.）植物。實際觀察發(fā)現(xiàn)，同株八步茶的實生苗后代常分化為紅花紫芽、白花綠芽和粉花紫芽3種表現(xiàn)型，是一個天然的雜交種。

表4 八步茶3種表現(xiàn)型花粉形態(tài)特征

圖2 八步茶花粉電鏡掃描特征

圖3 八步茶花柱頭電鏡掃描特征

八步茶紅花紫芽表現(xiàn)型外觀表征與貴州連蕊茶C.costei的特征接近。該物種主要分布在貴州望謨、貞豐、清鎮(zhèn)、三都、羅甸、貴定、平塘等地，以及云南、廣東、廣西、湖北、湖南等省，分布于海拔640～1 430 m 山腳、山坡林緣或疏林中。八步茶白花綠芽表現(xiàn)型外觀表征與川鄂連蕊茶C.rosthorniana的特征接近，后者主要分布在梵凈山、荔波、羅甸、丹寨、榕江、錦屏、黎平等地，以及云南、四川、廣西、湖北、湖南等省，分布于海拔700～1 390 m 的山坡林緣或疏林中。八步茶粉花紫芽表現(xiàn)型外觀表征與文山茶C.wen?shanensis 的特征接近，后者主要分布在貴州安龍、榕江等地，分布于山頂或林緣，云南也有分布。八步茶與貴州連蕊茶、川萼連蕊茶和文山茶3種植物的親緣關(guān)系如何，有待于進一步研究。

2.花粉、柱頭微觀形態(tài)

花粉外壁紋飾、萌發(fā)孔形狀、花粉粒大小是同屬植物種類區(qū)別的主要特征。八步茶3 種表現(xiàn)型的花粉P/E 值為1.48～1.53，形狀均為長球形；花粉粒大小按極軸長度劃分均為中花粉；按赤道軸均值劃分，均為大型花粉；外壁紋飾均為粗糙型網(wǎng)狀；萌發(fā)孔同時具有縫狀萌發(fā)溝、帶狀萌發(fā)孔和梭狀萌發(fā)孔3種類型。該結(jié)果表明，八步茶3種表現(xiàn)型應(yīng)該為同種植物。外壁紋飾和萌發(fā)孔形狀均表現(xiàn)出較進化的特征。八步茶3 種表現(xiàn)型的柱頭長度在3 mm 左右，基部合生，中上部3 裂，無顯著差異，應(yīng)歸屬同種植物。

李廣清等[5]對6種連蕊茶組植物的花粉形態(tài)進行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)連蕊茶組植物花粉特征符合山茶屬花粉的一般特征，均為長球形，種與種之間的差別主要表現(xiàn)在大小和外壁紋飾上。貴州連蕊茶極面觀3 裂圓形，赤道面觀橢圓形，花粉大小45 μm[6]，與八步茶的花粉形態(tài)和大小較接近；但貴州連蕊茶的花粉粒外壁紋飾為顆粒狀至皺顆粒狀紋飾[7]，與八步茶的花粉粒外壁紋飾為粗糙型網(wǎng)狀有較大差異，應(yīng)該歸屬不同的種類。

許林等[8]發(fā)現(xiàn)川鄂連蕊茶花粉形態(tài)為扁球形，花粉粒大小約為29.13 μm×40.33 μm，與連蕊茶組其他植物較為保守的長球形[7]存在明顯差異；與八步茶也有較大差異，分屬不同的種類。文山連蕊茶和八步茶的花粉形態(tài)特征是否有差異，有待于進一步研究。

3.葉片微觀形態(tài)

張浩等[9]觀察了山茶科10 屬25 種植物葉表皮形態(tài)，發(fā)現(xiàn)該科植物葉表皮氣孔復(fù)合體主要有環(huán)列型、平列型、不規(guī)則型3 種類型，極少數(shù)為輻射型；平列型和不規(guī)則型氣孔復(fù)合體都是從環(huán)列型氣孔復(fù)合體直接或間接演化而來，不規(guī)則型氣孔類型是山茶科植物氣孔類型中最進化的類型。敖成齊等[7]觀察了36種山茶屬Camellia植物葉表皮形態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)山茶屬植物的上表皮均無氣孔器，氣孔器分布在下表皮，均為環(huán)列型（即3 個副衛(wèi)細胞圍繞著保衛(wèi)細胞，副衛(wèi)細胞大小不等。有些副衛(wèi)細胞常為發(fā)育較好的角質(zhì)膜覆蓋，因此由它們所組成的圍繞保衛(wèi)細胞的環(huán)界限有時不十分明顯）；氣孔形狀為梭形或長卵形，氣孔外拱蓋內(nèi)緣光滑或呈淺波狀、波狀，氣孔器附近的角質(zhì)膜平坦或皺褶，表面光滑或有多種紋飾，這些特征可作為區(qū)分種或變種的依據(jù)，但與植物的外部形態(tài)等特征沒有相關(guān)性。

鄧禹君等[1]對20 種山茶科植物葉片顯微特征進行定量分析發(fā)現(xiàn)，山茶亞屬的葉表皮細胞垂周壁樣式多為淺波狀，少數(shù)為較平直、淺波狀至波狀以及波狀；茶亞屬（Subgen.Thea Chang）的茶為波狀；后生山茶亞屬（Subgen.Meta camellia Chang）為深波狀；垂周壁樣式能夠較好地區(qū)分屬和亞屬等分類單位并反映各s個屬和亞屬間的系統(tǒng)發(fā)生規(guī)律，在山茶科系統(tǒng)分類中有重要分類價值。大部分山茶科植物均具腺點，表皮毛在種內(nèi)個體間存在較大差異，不適合作為分類指標。

本研究表明，八步茶葉片微觀形態(tài)特征符合山茶屬植物葉表皮微觀形態(tài)共性特征范疇；3種芽表現(xiàn)型間無顯著差異，屬于同種植物；垂周壁樣式接近于后生山茶亞屬，為深波狀。

4.3種表現(xiàn)型的枝梢生物量

八步茶3 種表現(xiàn)型的春梢新芽質(zhì)量、新芽萌發(fā)數(shù)差異明顯，其中，一芽一葉、一芽二葉單芽質(zhì)量粉花紫芽表現(xiàn)型最大，其次為白花綠芽表現(xiàn)型，紅花紫芽表現(xiàn)型芽頭最?。幻恐晷卵棵劝l(fā)數(shù)粉花紫芽為4 038.9個，紅花紫芽為1 433.1個，白花綠芽為1 140.3 個。一芽一葉新芽產(chǎn)量粉花紫芽最高，其次為紅花紫芽和白花綠芽。

八步茶不宜按照矮化方式密植，應(yīng)按照小喬木方式適當矮化稀植，能顯著增強樹勢，提高茶園產(chǎn)量。