瀾滄江中下游流域古茶樹葉片表型性狀形態多樣性分析

楊朝彬，石 明，藍增全，馬福仙

(西南林業大學林學院，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]，云南省位于中國的西南部，經過考察取證，都一致認為云南是世界茶樹原產地，同時，在現存的野生茶樹群、古茶樹園面積以及古茶樹數量中，經證明云南省是全世界最多的省區[2]。它的意義在于利用云南 茶證實，茶區的悠久歷史，而云南茶樹種質資源可用來作為一個的天然基因庫，為創業者提供技術創新的材料。從地理位置和生態環境來看，云南別具特色，植物資源頗為豐富被稱為“植物王國”，自然茶樹資源得天獨厚，具有物種多樣性[3]、生態多樣性[4]以及形態多樣性[5-6]的特點，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。【前人研究進展】其中，瀾滄江流域是云南省特別集中的地區，特別是瀾滄江中下游地區，臨滄、普洱和版納等地區的茶樹群和茶園是以后茶產業創新創業的首要基因庫，有非常重要的證據證明茶文化的起源[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，茶樹利用茶葉進行呼吸、光合作用、養分轉化、蒸騰作用等生理活動[8]，在茶樹資源調查、利用、分類鑒別中，是不可缺少的，選取優勢種時，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的茶葉品質也各有特色，知名的有勐海、勐臘、雙江等茶區[10]，值得去一探究竟。【本研究切入點】目前，大多數調查都以單獨的市(縣)為單位，很少以一條河流為單位的，以市(縣)行政區為調查范圍存在一定局限性。【擬解決的關鍵問題】此次調查將5個州(市)聯系起來綜合分析，更有利于對古茶樹資源分布的調查研究，本次調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多樣性，以期證明瀾滄江流域古茶樹形態多樣性豐富，在今后云南古茶樹資源調查利用時，可發揮一些作用。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

發源于中國西南部的瀾滄江，流經中國的青海、西藏和云南，是世界第七長河，亞洲第三長河，河長4909 km。在中國，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，兩岸高山對峙，坡陡崖險，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，本次隨機抽樣調查了45株分布在瀾滄江流域的古茶樹種質資源并采集枝葉制作成了標本，包括5個州(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 依據虞富蓮編著的《中國古茶樹》古茶樹種質資源考察規程，野外觀測記錄了古茶樹地理、生態因子；依據陳亮等編著的《茶樹種質資源描述規范和數據標準》對古茶樹選取20個表型性狀進行統計，描述型性狀14個(芽葉茸毛、芽葉顏色、葉背面色、葉正面色、葉身、葉基、葉質、葉齒密度、葉齒深度、葉緣、葉面、葉背茸毛、葉尖、葉形)，數值型性狀6個[葉面積(長×寬×0.7)、葉長、葉寬、葉脈對數、葉柄、無葉齒主脈長] 。

1.3 數據處理

應用Excel、SPSS軟件進行數據統計分析，從45份古茶樹資源中每棵茶樹都分別隨機取10片新鮮茶葉進行測量，然后得到的數值型數據進行平均,得到每棵樹較為準確的葉片數值型數據，對描述型性狀作量化賦值[12]統計不同性狀的變異程度和分布頻率，對所有數據進行標準化處理，利用SPSS軟件對數據進行聚類分析以及計算各個數值型性狀的變異系數、最小值、最大值、標準差、平均值以反映各數值型性狀的變異幅度。采用Shannon-Weaver形態多樣性指數來評判形態多樣性高低，計算公式[13]：H′=-∑(PilnPi),其中Pi是性狀第i級內材料份數占總份數的百分比。數值型性狀要量化處理，根據各性狀的平均值(X)與標準差(S)，按照X±kS(k=±2.5，±2.0，±2.5，±2.0，±1.5，±1.0，±0.5，0)將每一性狀的觀測值賦予不同的描述符，然后根據質量化的表型數值統計每一描述符出現的頻率并計算每一表型性狀的H＇。聚類分析采用SSPS 22.0軟件，利用系統聚類下的離差平方和法，采用歐氏距離(Euclideandistance)對群體聚類。從聚類分析的結果來進行類群間的性狀變異分析比較。

2 結果與分析

2.1 古茶樹葉片描述型性狀的變異及其多樣性

根據45份古茶樹種質資源的14個描述型性狀的統計分析(表3)來看，其多樣性指數在0.3～1.55，均值為0.91。多樣性最豐富的是芽葉茸毛，達到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，多樣性指數偏低的表型主要集中為幾個特征性狀，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 %；其它表現型分布比例較為均勻，而且隨多樣性指數的升高，表現型分布越均勻。

從表4可見，古茶樹資源葉片描述型性狀變異系數平均為34.04 %，變異系數最大的為芽葉顏色(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項指標變異系數均超過45 %，說明這3個性狀變異豐富，葉正面色(19 %)，葉緣(24 %)，葉形(20 %)，3項指標變異系數均未超過25 %，說明這3個遺傳性狀保持比較穩定。

表2 形態特征及編碼

表3 茶樹各性狀的分布頻率

表4 茶樹各性狀的統計分析

2.2 古茶樹葉片數值型性狀的變異

分析45份古茶樹資源(表5)得出，葉長在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 %；葉脈對數在6.5～14.9對變化，主要分布在7.325～11.7對，占總體的82.21 %。葉片數值型性狀多樣性指數在1.48～1.99，均值為1.70；多樣性最為豐富的是葉脈對數，為1.99；其次是葉面積和葉柄長，為1.75；最小的是葉長，為1.48。葉片數值型性狀變異系數范圍在18 %～47 %變化，平均值為29.63 %；變異系數最大的為葉面積(47 %)，變異系數最小的為葉脈對數(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(1.03)，遺傳性狀較為穩定。

表5 茶樹各性狀的統計分析

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個葉片表型性狀進行聚類分析(圖1)，聚類分析結果顯示，在歐氏距離為4時，可將45份古茶樹資源分為4個大類群，類群Ⅰ：共28份資源，形態變異較大，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 %)，葉脈對數在11.3～12.8對，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 基于形態性狀的茶樹種質資源聚類圖Fig.1 Dendrogram of cluster analysis based on morphological traits of tea germplasm

3 討 論

3.1 古茶樹葉片形態多樣性分析

古茶樹最后的表現是由先天基因和后天生存環境因素綜合決定的，環境改變會導致一定的變異情況發生，但基因也會保持一定穩定性[14]，形態學方法是研究茶樹植物遺傳多樣性的基礎，不能忽視，形態學研究和分子技術彼此結合，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個性狀來看，其中描述型性狀，芽葉茸毛、葉形有5種表現型，芽葉顏色、葉正面色、葉背面色、葉面、葉尖有4種表現型，葉質、葉齒深度、葉齒密度、葉身、葉緣、葉背茸毛有3種表現型，葉基有2種表現型；葉片表型性狀的變異系數在18 %～47 %，平均變異系數為29.63 %，20個葉片表型性狀多樣性指數在0.3～1.99，多樣性指數平均值為1.305，國內茶樹資源平均值是(H′=0.96)[17]，瀾滄江中下游流域古茶樹多樣性指數明顯較大，表明瀾滄江中下游流域古茶樹資源表現型多樣性較為豐富，這與瀾滄江中下游流域獨特的自然環境是緊密相連的。

多樣性指數與變異系數是反映生物多樣性的主要指標，在此次數據分析中，同一個性狀的變異系數與多樣性指數呈現不完全一致，甚至完全相反的情況，例如，葉脈對數的多樣性指數為1.99，而變異系數為18 %，芽葉茸毛的多樣性指數為1.55，而變異系數為39 %，這與李華峰[9]的觀點一致，在描述性狀中，芽葉茸毛的多樣性指數最高，這與蔣會兵等[18]在云南茶樹種質資源形態性狀多樣性分析研究中得到的結果一致。

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，這與地理距離相關性不大，同時發現，類群Ⅳ2份茶樹資源(天堂山松茶樣地、藤條壩糯古樹茶3號)葉面積較大均超過120 cm2，已經算為超特大葉種，這2份資源可作為特異種質資源開發,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系。

4 結 論

瀾滄江中下游流域古茶樹葉片性狀具有豐富的形態多樣性，這也佐證了云南茶以大葉種為主，同時發現了2個優質的大葉種種質資源，為今后流域古茶樹資源的保護與利用提供一定的參考。