云南双江县古茶树种质资源的表型多样性

刘福桥 李 强 戎玉廷 王丽鸳 徐礼羿 虞富莲 段红睿 成 浩

（1.云南双江勐库茶叶有限责任公司；2.中国农业科学院茶叶研究所；3.云南双江勐库茶叶有限责任公司江用文专家工作站）

云南双江县古茶树种质资源的表型多样性

刘福桥1,3李 强2,3戎玉廷1王丽鸳2徐礼羿2虞富莲2段红睿1,3成 浩2

（1.云南双江勐库茶叶有限责任公司；2.中国农业科学院茶叶研究所；3.云南双江勐库茶叶有限责任公司江用文专家工作站）

云南省地处中国的西南部，是中国茶树重要原产地之一，其独特的地理和生态环境孕育了丰富的茶树种质资源。值得注意的是，云南的茶树品种是以古茶树群落的状态存在的。古茶树群落生长于特定的自然环境，保持着茶树种质动态的进化过程，具有丰富的表型变异。根据相关文献记载，云南双江县境内的勐库大雪山、仙人山、大浪坝等地均有野生古茶树分布，其中面积约1.27万亩的勐库大雪山野生古茶树群落被专家一致认为是迄今为止世界上已发现的海拔最高、分布面积最广、种群密度最大的野生古茶树群落。因此，本研究主要研究云南双江县古茶树种质资源的表型多样性，为探索世界茶树起源、现代茶树育种、开发富含功能性成分的茶树特异资源提供一定的理论依据。

一、材料与方法

1.材料

本研究调查了168份分布于云南双江县29个村寨的古茶树种质资源，古茶树分布于海拔1400～3200m的地区（表1）。

2.表型多样性分析方法

参考《茶树种质资源描述规范和数据标准》，选取30个表型性状进行调查统计，其中包括19个描述型性状（树型、树姿、叶色、叶身、叶尖、叶面、叶缘、叶质、芽叶色泽、芽叶茸毛、萼片茸毛、萼片色泽、花瓣质地、花瓣色泽、雌雄蕊相对高度、花柱开裂数、花柱裂位、子房茸毛和种皮色泽）和11个数值型性状（树高、主干直径、叶面积、叶片长宽比、叶脉对数、种子百粒重、树幅、花冠直径、花瓣数、种子直径和果实大小）。

3.数据处理

描述型性状参考《茶树种质资源描述规范和数据标准》进行分级、赋值（如表2）。统计不同性状的变异程度和分布频率。

数值型性状通过Excel 2016和SPSS 22.0统计软件，计算各数值型性状的最大值、最小值、变异幅度、平均值、标准差、变异系数，反映各数值型性状的变异程度。

形态多样性指数采用Shannon-weave指数（H′）。计算公式为：

其中Pi为某个性状第i个代码出现的频率。其中数值型性状需进行量化处理，根据各性状的平均值（X）与标准差（δ），按照X±kδ（k=±2.5，±2.0，±2.5，±2.0，±1.5，±1.0，±0.5，0）将每一性状的观测值赋予不同的描述符，然后根据质量化的表型数值统计每一描述符出现的频率并计算每一表型性状的H′。聚类分析采用SPSS 22.0软件，利用系统聚类下的离差平方和法，根据欧氏距离（Euclidean distance）对群体聚类。根据聚类分析的结果，对类群间的性状变异进行显著性分析。

二、结果与分析

1.描述型性状的多样性与变异情况

通过对云南双江县168份古茶树种质资源的19个描述型性状的统计分析（表3）显示其表型的多样性指数H′在0.04～1.03之间，均值为0.72。其中萼片茸毛和萼片色泽两个表型的多样性指数仅为0.09和0.04，产生该现象的原因主要是种质资源内的大部分种质的萼片茸毛与色泽表型一致，仅有少量种质产生了表型变异，从而导致多样性指数偏低。将这两种特殊的表型排除之后，表型多样性指数的均值上升为0.8，表明168份古茶树资源在其余的17个描述型性状中具有一定程度的表型变异。表型性状的分布频率显示，多样性指数偏低的表型主要集中为几个特征性状，其中古茶树资源的树型主要为小乔木，占83.3%；叶尖主要为渐尖，占92.4%；大多数无萼片茸毛，占98.6%；萼片色泽主要为绿色，占99.3%；花瓣色泽主要为白色，占83.6%；花柱开裂数主要为3裂，占90.7%。其余表型在各级变异上均有一定比例的分布，多样性指数越高的表型在各级变异上分布的越均匀。

2.数值型性状的多样性与变异情况

由表4表明，168份古茶树种质资源的树高在1.8～25.0m之间变化，主要分布在2.7～8.4m之间，占总体的82.7%；主干直径在5～116cm之间变化，主要分布在11.26～56.36cm之间，占总体的93.0%；叶面积在28.46～168.27cm2之间变化，主要分布在42.28～105.95cm2之间，占总体的90.0%；叶片长宽比在1.68～3.08之间变化，主要分布在2.00～2.84之间，占总体的93.0%；叶脉对数在7～16之间变化，主要分布在8～13之间，占总体的87.9%；种子百粒重在100～467g之间变化，主要分布在111.17～274.33g之间，占总体的81.7%；树幅在0.8～15.0m之间变化，主要分布在1.43～6.04m之间，占总体的90.5%；花冠直径在1.75～5.70cm之间变化，主要分布在1.94～4.53cm之间，占总体的87.5%；花瓣数在5～13之间变化，主要分布在5～7之间，占总体的84.6%；种子直径在0.5～2.3cm之间变化，主要分布在0.85～1.44cm之间，占总体的72.5%；果实大小在0.85～

5.10cm之间变化，主要分布在1.65～2.83cm之间，占总体的88.1%。

表1 云南双江县168份古茶树种质资源分布 m

各数值型性状的变异系数在10%～59%间变化，其中树高的变异系数最高，叶长宽比的变异系数最低，表明在168份古茶树种质资源中，树高的表型变异最大，叶片形状的表型变异最小。数值型性状的Shannon-weave指数总体较高，在1.57～2.09之间，平均值达到1.89，表明各数值型性状均表现出丰富的遗传多样性。其中，花瓣数和树高两个性状的表型多样性相对较低，叶面积、叶长宽比、花瓣直径和种子直径等性状的表型多样性相对较高。结合树高之一性状的变异系数大而多样性指数低的特点分析可以发现，虽然该性状在168份种质资源中具有较大的变异，但大部分的种质资源相对集中在一个较小的树高范围内。

表4中的偏度和峰度表明各数值型性状的变异均接近正态分布，较标准正态分布表现为正偏；其中树高、主干直径、树幅、花瓣数和果实大小的正态分布曲线较标准正态分布表现为偏陡；而花瓣直径、叶脉对数和叶长宽比较标准正态分布表现为偏平。

众所周知，树高在一定程度上能反映植物的树型，但比较表3和表4可以发现，树高（1.6）和树型（0.48）的多样性指数差异较大。造成这一现象出现的原因是数值型性状较之描述型性状能更为细致地划分种质资源间的差异，因此，数值型性状更有利于反映种质资源的表型多样性的差异。

表2 云南双江县168份古茶树种质资源描述型性状指标及量化赋值

3.表型性状的聚类分析

表3 云南双江县168份古茶树种质资源描述型性状的分布频率(%)与多样性

表4 云南双江县168份古茶树种质资源数值型性状的多样性与变异情况

表5 类群间的变异情况与显著性分析

根据表型性状对168份古茶树种质资源进行聚类分析，可以将其分为6个类群。通过对6个类群内的表型性状进行差异显著性分析发现共有9个性状在类群间具有显著性差异（表5）。其中，类群Ⅰ的茶树芽叶颜色较深且茸毛较多，而树高较矮且主干较细；类群Ⅱ的茶树树高最矮、树幅最小且主干较细，但其的特殊之处在于雄蕊相对于雌蕊更高；类群Ⅲ的茶树主干最细且树高较矮，但其叶片较大叶脉对数多，且芽叶颜色较深、芽叶茸毛最多；类群Ⅳ的茶树叶面积最大且叶色较深，而大部分的雌蕊相对于雄蕊更高；类群Ⅴ的茶树叶面积较小且叶脉对数最少、叶片茸毛较少，叶缘也最平，但叶色较深，且该类群内的茶树大部分未开花；类群Ⅵ的茶树主干最粗，树高最高且树幅最大，叶缘呈波型叶片茸毛较少，芽叶颜色接近紫绿色。

通过对168份古茶树种质资源的海拔参数与各个表型性状进行相关性分析可知（表6），共有14个表型性状与茶树所生长的海拔呈极显著相关。其中，树高、主干直径、树幅、花冠直径、花瓣数、树型、叶质、芽叶色泽、花瓣质地和花柱开裂数等10个表型性状与海拔呈极显著正相关；叶长宽比、叶脉对数、叶面和芽叶茸毛呈极显著负相关。

表6 表型性状与海拔的相关性

三、结论与讨论

1.特异资源的发掘

通过对表型性状的遗传多样性分析发现19个描述型性状均表现出不同程度的分化，部分表型在168份古茶树种质资源中具有特殊的性状。其中，丙山2号和马鹿林1号是具有紫绿色叶色的资源；马鹿林2号、马鹿林3号、南宋1～3号、南宋11号、仙人山4号和崖水9号的芽叶色泽为紫绿色；马鹿林1号、马鹿林4号和崖水3号的芽叶色泽为玉白色；上述种质资源是选育紫色芽叶和白化品种的重要育种资源。

此外，坝糯补1号是唯一树型为灌木的资源，马鹿林3号是唯一叶尖为急尖的资源，坝气山2号是唯一萼片色泽为紫色的资源，大雪山自挂4号是唯一花柱开裂数超过5裂的资源，地界补1号是唯一种皮色泽为褐色的资源，帮骂6号和冰岛补1号是具有萼片茸毛的资源，这些特殊的种质资源可能为未来的研究提供重要的材料。

2.表型多样性

168份古茶树种质资源的表型性状的加权平均多样性指数达到了1.15，其中描述型性状的平均多样性指数为0.72，数值型性状的平均多样性指数为1.89。结合其他地区的茶树形态多样性研究结果，表明云南双江县168份古茶树种质资源表型多样性较为丰富，这与古茶树群落生长于特定的自然环境，并保持着茶树种质动态进化的状态密不可分。

通过表型性状的聚类分析可以发现，168份古茶树种质资源主要集中分布在类群Ⅰ和类群Ⅲ之中，类群Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ分别只有2、11、3、2份资源。这6个类群间的差异主要体现在树势和部分叶片表型的变异。其中，类群Ⅵ中的两份资源（大雪山1号和大雪山2号）树势最好，并且具有芽叶色泽偏紫的特异性状，具有较好的育种潜力。

致谢：参加云南双江县古茶树种质资源的表型多样性调查的还有董明相、周科、郑春志、刘强等同志，对他们的辛勤付出在此致谢。