望谟八步茶生物学特性初步研究

王莹，席培宇，陈翔，邓燕莉，舒腾显，王济红*

1.贵州省生物研究所，贵州 贵阳550009；2.贵州大学茶学院，贵州 贵阳550025；3.贵州省王母铁红茶业开发有限公司，贵州 贵阳552300

八步茶最早产于贵州望谟县，饮用历史悠久。据调查，目前八步茶实生苗种群主要分布在望谟县郊纳镇的八步村、铁炉村和冗岩村，整株萌发紫芽，且四季性状稳定，其嫩芽儿茶素、花青素、黄酮类物质和氨基酸等含量较高，香气成分独特。因长期地处偏远的山村，八步茶的生物学特性未见系统研究报道。为了解八步茶在山茶科中属的分类归属，特对其植物分类表观形态特征、生物量、花和叶片微观形态特征等开展了初步研究。

一、生境概况

郊纳镇地处东经106°14'，北纬25°19'，属南亚热带湿润季风气候区，年平均气温16.3 ℃，年平均降雨量1 339.7 mm，干湿季分明，冬季11月至翌年4月降雨较少；境内溪流较多，重峦叠嶂，云雾缭绕，空气相对湿度较高。全境多为坡度25°以上山地，平均海拔1 000 多m。土壤多为变质岩发育的砂壤，土层瘠薄，石砾含量高，大部分茶种资源不能生存繁衍，只有八步茶长期进化，已具备冬季抗寒、抗旱，夏季耐高温、强光，耐瘠薄等适应逆境的特性。郊纳镇境内现有八步茶资源8 万多株，其中胸径8 cm 以上的有1 763株，认定百年树龄以上的有1 185株。

二、研究方法

1.分类学表观形态特征观察

同一株八步茶母树结实的种子播种后，会分化出红花紫芽、粉花（白色中夹杂粉红色）紫芽和白花绿芽3 种类群。2018年10月，对每种开花表现型的八步茶随机选择5株以上，每株采摘3～5朵花，3～5片叶，观察花、叶形态结构。

2.生物量测定

每种表现型随机调查20 株成龄植株。统计每株1级主干分枝数、次级分枝数、1年生分枝数和新梢萌发数；每种芽表现型随机测定30个一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶质量。

3.叶微观形态观察

每种表现型随机选取3 株，每株取成熟叶片3～5 片。先用毛笔将叶片轻轻擦拭，去除尘埃，再在叶脉中部相同部位各取2 mm×2 mm左右样品为试验材料。先放入盛有95%酒精的烧杯中反复震荡清洗，然后用100%酒精脱水，待酒精挥发后，将叶片粘在双面胶上，真空镀膜后在Hitachis-800扫描电镜下观察拍照。

4.花粉、柱头微观形态观察

每种表现型随机选取3 株，每株取发育正常含苞待放的花3～5 朵；样品不经过任何处理，直接将花粉涂散到双面胶纸上，镀膜后置6490LV型扫描电镜下观察花粉形态、萌发孔、外壁表面纹饰，并用扫描电镜自带软件测量花粉粒极轴长（P）和赤道轴长（E）。

三、结果与分析

1.分类学表观形态特征

八步茶为小乔木，高3～8 m；小枝纤细，幼时密生平贴柔毛，2年生或3年生小枝具宿存柔毛，老枝灰色或暗褐色，叶革质，卵状长圆形；蒴果卵球形，直径1～2 cm，果壳褐红色、浅褐色或绿色。目前仅发现分布于望谟县郊纳镇铁炉村、八步村和冗长村，海拔600～1 300 m 林缘或疏林中。果壳褐红色种子播种后主要表现出嫩芽紫红色，花紫红色，简称为红花紫芽；果壳浅红色种子播种后主要表现出嫩芽紫红色，花白色中夹杂粉红色，简称为粉花紫芽；果壳绿色种子播种后主要表现出嫩芽绿色，花白色，简称为白花绿芽。3种类群的分类学表观特征观察如下。

红花紫芽类群：嫩芽紫红色，叶长4～8 cm，叶缘具波状锯齿，先端钝尖或短渐尖，叶背具疣状突起；花期9月，花苞腋生枝顶，1朵；花柄紫褐色，长近1 cm；苞片和萼片分化明显，苞片4片，卵圆形，长4～5 mm，绿色带紫褐色，被短柔毛；花瓣6 片，紫红色；花丝离生，60～80条，无毛，花药黄色，背部着生，外轮花丝下半部连成一体；花柱长约1.2 cm，顶部裂为3条，花柱基部被毛，子房顶部密被白色长柔毛。

粉花紫芽类群：嫩芽紫红色，叶长4～8 cm，叶缘具浅锯齿，先端钝尖，叶背具疣状突起；花萼背面密被短柔毛，幼枝及花柄被短柔毛，幼叶叶背被长毛，后变无毛；花期9月，花苞腋生枝顶，1朵；花柄绿色略带紫褐色，长近1 cm；苞片和萼片分化明显，苞片4 片，卵圆形，长4～5 mm，绿色略带紫褐色，密被短柔毛；花瓣6片，白色中夹杂粉红色；花丝离生，60～80条，无毛，花药黄色，背部着生，外轮花丝下半部连成一体；花柱长约1.0 cm，顶部裂为3条，长约3 mm，花柱基部被柔毛，子房顶部密被白色长柔毛。

白花绿芽类群：嫩芽绿色，叶长4～8 cm，叶缘具钝锯齿，先端钝尖或短渐尖，叶背具疣状突起；花萼背面密被短柔毛，幼枝及花柄一侧被短毛，幼叶叶背疏被长毛，沿中脉较密；花期9月，花苞腋生枝顶，1 朵；花柄绿色，长近1 cm；苞片和萼片分化明显，苞片4片，卵圆形，长4～5 mm，绿色，背部被短柔毛；花瓣6 片，白色；花丝离生，60～80 条，无毛，花药黄色，背部着生，外轮花丝下半部连成一体；花柱长约1.0 cm，顶部裂为3条，长约2.5 mm，花柱基部被柔毛，子房顶部密被白色长柔毛。

3种类群除花色和嫩芽颜色有差异外，其他分类特征无显著差异，应为同一个物种。查阅《中国植物志》《贵州植物志》等专业分类书籍，发现山茶科同时具备4片苞片，6瓣花瓣，外轮花丝下半部连成一体的主要分类特征的植物，仅有山茶属（Camellia）的连蕊茶组（Sect.Theopsis Coh.St.）植物，因此，八步茶应为连蕊茶组植物。

2.3种表现型的枝梢生物量比较

3种表现型的株高、冠幅差异较小，均表现出小乔木型植物的生长特性，有明显主干，植株在距离地面40 cm以下开始分枝。每株1级主干分枝数差异也较小，都在4～5 枝，但是次级分枝数、1年生枝数均差异显著，结果导致3种表现型的单株新芽萌发数量差异显著，粉花紫芽表现型的单株新芽萌发数最高，为4 038.9 个；其次为红花紫芽表现型，1 433.1 个；白花绿芽表现型最少，1 140.3个（表1）。

表1 八步茶3种表现型枝梢生物量统计

统计3种芽表现型春季新梢产量如表2。八步茶3 种表现型的春梢一芽一叶、一芽二叶单芽质量差异明显，粉花紫芽表现型芽头最大，其次为白花绿芽表现型，红花紫芽表现型芽头最小。按每667 m2种植220株计算，红花紫芽一芽一叶产量达64.9 kg，粉花紫芽达277.2 kg，白花绿芽达66.5 kg。

当前八步茶实生苗矮化密植建园时每667 m2种植1 100～1 200株，因其采摘面仅为0.5 m2左右的平面，每株萌芽数平均50 个左右，依此推算，每667 m2红花紫芽一芽一叶产量仅为12.36 kg，粉花紫芽一芽一叶为18.72 kg，白花绿芽一芽一叶为15.90 kg。

研究结果表明，八步茶不宜按照矮化方式密植，应按照小乔木方式适当矮化稀植，能显著增强树势，提高产量。

表2 八步茶3种表现型春梢产量

3.叶微观形态

在植物分类中，叶是仅次于花和果用于分类的特征，叶微观形态特征在现代植物分类学中被越来越多地应用到疑难类群的分类鉴定中，具有一定的分类价值。山茶科山茶属植物叶表皮的共性特征为：叶表皮细胞多为波状或深波状，气孔器仅分布在下表皮，均为环列型（即由3 个大小不等的副卫细胞围绕着2 个月牙形的保卫细胞所形成，有些副卫细胞常为发育较好的角质膜覆盖，因此由它们所组成的围绕保卫细胞的环界限有时不十分明显）；气孔外拱盖表面多平滑，内缘近平滑、浅波状或啮齿-浅波状；角质膜多为条纹，也有同时具条纹、颗粒或鳞片等形状；不同种间叶表皮特征表现出的差异，具有同属种类划分的分类鉴定意义。

八步茶3 种芽表现型的叶片微观形态共性特征为：气孔均只分布在叶下表皮，表皮细胞垂周壁为深波状；气孔器均由2 个月牙形的保卫细胞构成，梭形，两端均呈“T”型加厚，气孔外拱盖表面均较平滑，内拱盖浅波状；副卫细胞被表皮角质层覆盖，角质层波状纹饰，3层；气孔器大小差异不明显，红花紫芽表现型气孔器纵径长34.89 μm，粉花紫芽表现型气孔器纵径长31.26 μm，白花绿芽表现型气孔器纵径长34.29 μm（图1）。观察结果表明，八步茶3种表现型间叶表皮微观形态特征均符合山茶属植物叶表皮微观形态共性特征。

八步茶3 种芽表现型的叶片微观形态主要在气孔指数、腺鳞数、表皮毛数和环绕气孔器外围的角质层纹饰4个方面有差异（表3）。邓禹君等[1]对20种山茶科植物叶片显微特征进行定量分析发现，腺鳞是山茶属植物共有的特征，不具同属种间的分类价值；表皮毛不是稳定的分类特征，在种内个体之间也会存在较大差异，不适合作为分类指标；相同物种种内的气孔器长轴长度、保卫细胞宽度、气孔密度以及气孔器指数均存在差异，但分类学上亲缘关系近的物种上述指标数值相近，具有一定的类群区别的分类价值，但不能作为种下的分类依据。因此，八步茶3 种表现型应该属于同种植物。

图1 八步茶叶片电镜扫描特征

表3 八步茶3种表现型叶片电镜扫描特征

4.花粉、柱头微观形态

花粉外壁纹饰、萌发孔形状、花粉粒大小是同属植物种类区别的主要特征。茶树资源花粉粒表面纹饰大致分为3 种，即光滑型网状、粗糙型网状及穴网状；野生型包括原始型茶资源中光滑型网状占69.7%，粗糙型网状占15.2%，穴网状占15.1%；栽培型茶资源中，光滑型网状占30.8%，粗糙型网状占59.0%，穴网状占10.2%；栽培型茶资源以粗糙型网状为主，原始型以光滑型网状为主[2-4]。萌发孔（沟）分为3 种类型：缝状萌发沟、带状萌发孔和梭状或椭圆状萌发孔；凡具梭状或椭圆形萌发孔的资源材料多为进化型。花粉粒的大小一般按照极轴的长度来判断，即＜10 μm为极小花粉，10～24 μm为小花粉，25～49 μm为中花粉，50～99 μm为大花粉，100～199 μm为超大花粉，≥200 μm 为巨大花粉；还可根据赤道轴的平均值来分类，≥30 μm为大型，＜30 μm为小型；花粉形状根据极轴/赤道轴（P/E）值来进行分类，P/E 比值＜0.50 者为超扁球形，0.50～0.75 者为扁球形，0.75～0.88者为近扁球形，0.88～1.14者为圆球形，1.14～1.33者为近长球形，1.33～2.00者为长球形，≥2.00者为超长球形。因此，大部分大叶种茶树资源为大花粉，中小叶种为小花粉，花粉形状有圆球形、扁球形、近长球形和长球形，花粉大小存在从大到小的演变趋势。

八步茶3种表现型花粉形态特征如表4，其花粉电镜扫描特征如图2。八步茶3种表现型的花粉P/E 值为1.48～1.53，形状均为长球形；花粉粒大小按极轴长度划分均为中花粉，按赤道轴均值划分，均为大型花粉；外壁纹饰均为粗糙型网状；萌发孔同时具有缝状萌发沟、带状萌发孔和梭状萌发孔3种类型。该结果表明，八步茶3种表现型应该为同种植物。外壁纹饰和萌发孔形状均表现出较进化的特征。

从八步茶花柱头电镜扫描特征（图3）可见，3 种表现型的柱头长度在3 mm 左右，基部合生，中上部3 裂；不同之处是基部合生部位的长短，白花绿芽在柱头1/2 处开始3 裂，观察到少量花粉；红花紫芽在柱头1/4处开始3裂，观察到大量花粉；粉花紫芽在柱头1/5处开始3裂，未观察到花粉进入柱头。电镜扫描观察结果与表观柱头观察结果相似，3种表现型应归属同种植物。

四、讨论与结论

1.八步茶的表观分类学特征

花器官特征是山茶科植物主要表观分类依据。根据八步茶3 种表现型花器官均具明显苞、萼分化，苞片4片，花瓣6瓣，外轮花丝下半部连成一体的主要分类特征，在张宏达山茶科分类系统中，八步茶应归属于后生山茶亚属（Subgen. Meta Camellia）连蕊茶组（Sect. Theop⁃sis Coh.St.）植物。实际观察发现，同株八步茶的实生苗后代常分化为红花紫芽、白花绿芽和粉花紫芽3种表现型，是一个天然的杂交种。

表4 八步茶3种表现型花粉形态特征

图2 八步茶花粉电镜扫描特征

图3 八步茶花柱头电镜扫描特征

八步茶红花紫芽表现型外观表征与贵州连蕊茶C.costei的特征接近。该物种主要分布在贵州望谟、贞丰、清镇、三都、罗甸、贵定、平塘等地，以及云南、广东、广西、湖北、湖南等省，分布于海拔640～1 430 m 山脚、山坡林缘或疏林中。八步茶白花绿芽表现型外观表征与川鄂连蕊茶C.rosthorniana的特征接近，后者主要分布在梵净山、荔波、罗甸、丹寨、榕江、锦屏、黎平等地，以及云南、四川、广西、湖北、湖南等省，分布于海拔700～1 390 m 的山坡林缘或疏林中。八步茶粉花紫芽表现型外观表征与文山茶C.wen⁃shanensis 的特征接近，后者主要分布在贵州安龙、榕江等地，分布于山顶或林缘，云南也有分布。八步茶与贵州连蕊茶、川萼连蕊茶和文山茶3种植物的亲缘关系如何，有待于进一步研究。

2.花粉、柱头微观形态

花粉外壁纹饰、萌发孔形状、花粉粒大小是同属植物种类区别的主要特征。八步茶3 种表现型的花粉P/E 值为1.48～1.53，形状均为长球形；花粉粒大小按极轴长度划分均为中花粉；按赤道轴均值划分，均为大型花粉；外壁纹饰均为粗糙型网状；萌发孔同时具有缝状萌发沟、带状萌发孔和梭状萌发孔3种类型。该结果表明，八步茶3种表现型应该为同种植物。外壁纹饰和萌发孔形状均表现出较进化的特征。八步茶3 种表现型的柱头长度在3 mm 左右，基部合生，中上部3 裂，无显著差异，应归属同种植物。

李广清等[5]对6种连蕊茶组植物的花粉形态进行了观察研究，发现连蕊茶组植物花粉特征符合山茶属花粉的一般特征，均为长球形，种与种之间的差别主要表现在大小和外壁纹饰上。贵州连蕊茶极面观3 裂圆形，赤道面观椭圆形，花粉大小45 μm[6]，与八步茶的花粉形态和大小较接近；但贵州连蕊茶的花粉粒外壁纹饰为颗粒状至皱颗粒状纹饰[7]，与八步茶的花粉粒外壁纹饰为粗糙型网状有较大差异，应该归属不同的种类。

许林等[8]发现川鄂连蕊茶花粉形态为扁球形，花粉粒大小约为29.13 μm×40.33 μm，与连蕊茶组其他植物较为保守的长球形[7]存在明显差异；与八步茶也有较大差异，分属不同的种类。文山连蕊茶和八步茶的花粉形态特征是否有差异，有待于进一步研究。

3.叶片微观形态

张浩等[9]观察了山茶科10 属25 种植物叶表皮形态，发现该科植物叶表皮气孔复合体主要有环列型、平列型、不规则型3 种类型，极少数为辐射型；平列型和不规则型气孔复合体都是从环列型气孔复合体直接或间接演化而来，不规则型气孔类型是山茶科植物气孔类型中最进化的类型。敖成齐等[7]观察了36种山茶属Camellia植物叶表皮形态特征，发现山茶属植物的上表皮均无气孔器，气孔器分布在下表皮，均为环列型（即3 个副卫细胞围绕着保卫细胞，副卫细胞大小不等。有些副卫细胞常为发育较好的角质膜覆盖，因此由它们所组成的围绕保卫细胞的环界限有时不十分明显）；气孔形状为梭形或长卵形，气孔外拱盖内缘光滑或呈浅波状、波状，气孔器附近的角质膜平坦或皱褶，表面光滑或有多种纹饰，这些特征可作为区分种或变种的依据，但与植物的外部形态等特征没有相关性。

邓禹君等[1]对20 种山茶科植物叶片显微特征进行定量分析发现，山茶亚属的叶表皮细胞垂周壁样式多为浅波状，少数为较平直、浅波状至波状以及波状；茶亚属（Subgen.Thea Chang）的茶为波状；后生山茶亚属（Subgen.Meta camellia Chang）为深波状；垂周壁样式能够较好地区分属和亚属等分类单位并反映各s个属和亚属间的系统发生规律，在山茶科系统分类中有重要分类价值。大部分山茶科植物均具腺点，表皮毛在种内个体间存在较大差异，不适合作为分类指标。

本研究表明，八步茶叶片微观形态特征符合山茶属植物叶表皮微观形态共性特征范畴；3种芽表现型间无显著差异，属于同种植物；垂周壁样式接近于后生山茶亚属，为深波状。

4.3种表现型的枝梢生物量

八步茶3 种表现型的春梢新芽质量、新芽萌发数差异明显，其中，一芽一叶、一芽二叶单芽质量粉花紫芽表现型最大，其次为白花绿芽表现型，红花紫芽表现型芽头最小；每株新芽萌发数粉花紫芽为4 038.9个，红花紫芽为1 433.1个，白花绿芽为1 140.3 个。一芽一叶新芽产量粉花紫芽最高，其次为红花紫芽和白花绿芽。

八步茶不宜按照矮化方式密植，应按照小乔木方式适当矮化稀植，能显著增强树势，提高茶园产量。