澜沧江中下游流域古茶树叶片表型性状形态多样性分析

杨朝彬，石 明，蓝增全，马福仙

(西南林业大学林学院，云南 昆明 650224)

【研究意义】在植物分类中，茶树[Camelliasinensis(L.)O.Kuntze]为山茶科(Theaceae)、山茶属(Camellia)、茶组(SectionThea)植物，古茶树是指分布于天然林中的野生茶树、半驯化人工栽培的野生茶树和人工栽培的百年以上的古茶树[1]，云南省位于中国的西南部，经过考察取证，都一致认为云南是世界茶树原产地，同时，在现存的野生茶树群、古茶树园面积以及古茶树数量中，经证明云南省是全世界最多的省区[2]。它的意义在于利用云南 茶证实，茶区的悠久历史，而云南茶树种质资源可用来作为一个的天然基因库，为创业者提供技术创新的材料。从地理位置和生态环境来看，云南别具特色，植物资源颇为丰富被称为“植物王国”，自然茶树资源得天独厚，具有物种多样性[3]、生态多样性[4]以及形态多样性[5-6]的特点，古茶树在文山、大理、玉溪、保山、临沧、西双版纳和普洱等地均有分布。【前人研究进展】其中，澜沧江流域是云南省特别集中的地区，特别是澜沧江中下游地区，临沧、普洱和版纳等地区的茶树群和茶园是以后茶产业创新创业的首要基因库，有非常重要的证据证明茶文化的起源[7]。茶叶是茶树最常用的部分，也是茶树赖以生存的最重要部分，茶树利用茶叶进行呼吸、光合作用、养分转化、蒸腾作用等生理活动[8]，在茶树资源调查、利用、分类鉴别中，是不可缺少的，选取优势种时，通过叶片判断也是重要方法之一[9]。另外，澜沧江中下流域各茶区的茶叶品质也各有特色，知名的有勐海、勐腊、双江等茶区[10]，值得去一探究竟。【本研究切入点】目前，大多数调查都以单独的市(县)为单位，很少以一条河流为单位的，以市(县)行政区为调查范围存在一定局限性。【拟解决的关键问题】此次调查将5个州(市)联系起来综合分析，更有利于对古茶树资源分布的调查研究，本次调查主要分析澜沧江中下游流域古茶树叶片表型性状的形态多样性，以期证明澜沧江流域古茶树形态多样性丰富，在今后云南古茶树资源调查利用时，可发挥一些作用。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

发源于中国西南部的澜沧江，流经中国的青海、西藏和云南，是世界第七长河，亚洲第三长河，河长4909 km。在中国，澜沧江上游是在西藏昌都以上，中游是昌都至云南大理云龙县的功果桥，下游自然就是功果桥以下。其上中游跨越横断山脉，两岸高山对峙，坡陡崖险，下游则是多河谷平坝，降水丰富，澜沧江流域具有寒带、亚热带、热带3个气候带[11]，上游为寒带，中下游为亚热带和热带。这也是澜沧江上游茶树资源较少，中下游较为丰富，自大理以下古茶树群落，开始逐渐增多的原因之一，本次调查研究的材料主要来自澜沧江流域中下游。

1.2 研究方法

1.2.1 材料收集 通过野外考察和样本采集的方法，本次随机抽样调查了45株分布在澜沧江流域的古茶树种质资源并采集枝叶制作成了标本，包括5个州(市)(大理、保山、临沧、普洱、西双版纳)，海拔在1130～2520 m，具体材料来源见表1。

表1 材料来源

1.2.2 叶片表型多样性分析方法 依据虞富莲编著的《中国古茶树》古茶树种质资源考察规程，野外观测记录了古茶树地理、生态因子；依据陈亮等编著的《茶树种质资源描述规范和数据标准》对古茶树选取20个表型性状进行统计，描述型性状14个(芽叶茸毛、芽叶颜色、叶背面色、叶正面色、叶身、叶基、叶质、叶齿密度、叶齿深度、叶缘、叶面、叶背茸毛、叶尖、叶形)，数值型性状6个[叶面积(长×宽×0.7)、叶长、叶宽、叶脉对数、叶柄、无叶齿主脉长] 。

1.3 数据处理

应用Excel、SPSS软件进行数据统计分析，从45份古茶树资源中每棵茶树都分别随机取10片新鲜茶叶进行测量，然后得到的数值型数据进行平均,得到每棵树较为准确的叶片数值型数据，对描述型性状作量化赋值[12]统计不同性状的变异程度和分布频率，对所有数据进行标准化处理，利用SPSS软件对数据进行聚类分析以及计算各个数值型性状的变异系数、最小值、最大值、标准差、平均值以反映各数值型性状的变异幅度。采用Shannon-Weaver形态多样性指数来评判形态多样性高低，计算公式[13]：H′=-∑(PilnPi),其中Pi是性状第i级内材料份数占总份数的百分比。数值型性状要量化处理，根据各性状的平均值(X)与标准差(S)，按照X±kS(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SSPS 22.0软件，利用系统聚类下的离差平方和法，采用欧氏距离(Euclideandistance)对群体聚类。从聚类分析的结果来进行类群间的性状变异分析比较。

2 结果与分析

2.1 古茶树叶片描述型性状的变异及其多样性

根据45份古茶树种质资源的14个描述型性状的统计分析(表3)来看，其多样性指数在0.3～1.55，均值为0.91。多样性最丰富的是芽叶茸毛，达到1.55；其次是芽叶颜色，为1.1，最小的是叶基，仅为0.30。叶基有楔形、近圆形2种，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，古茶树叶正面色主要为深绿色，占82 %；叶背面色主要为绿色，占76 %；叶基主要为楔形，占91 %；叶缘主要为微波，占71 %；其它表现型分布比例较为均匀，而且随多样性指数的升高，表现型分布越均匀。

从表4可见，古茶树资源叶片描述型性状变异系数平均为34.04 %，变异系数最大的为芽叶颜色(60 %)，最小的为叶正面色(19 %)，而叶基(60 %)，叶齿密度(47 %)，叶背茸毛(47 %)3项指标变异系数均超过45 %，说明这3个性状变异丰富，叶正面色(19 %)，叶缘(24 %)，叶形(20 %)，3项指标变异系数均未超过25 %，说明这3个遗传性状保持比较稳定。

表2 形态特征及编码

表3 茶树各性状的分布频率

表4 茶树各性状的统计分析

2.2 古茶树叶片数值型性状的变异

分析45份古茶树资源(表5)得出，叶长在8.64～22.32 cm变化,主要分布在11.29～16.97 cm，占总体的75.56 %；叶宽在4.08～10.15 cm变化，主要分布在3.74～7.04 cm，占总体的86.67 %；叶面积在27.46～148.12 cm2变化，主要分布在31.52～72.88 cm2，占总体的78 %；无叶齿主脉长1.78～8.65 cm变化，主要分布在1.87～4.67 cm，占总体的88.89 %；叶柄长在0.31～1. 34 cm，主要分布在0.62～1.34 cm,占总体的97.77 %；叶脉对数在6.5～14.9对变化，主要分布在7.325～11.7对，占总体的82.21 %。叶片数值型性状多样性指数在1.48～1.99，均值为1.70；多样性最为丰富的是叶脉对数，为1.99；其次是叶面积和叶柄长，为1.75；最小的是叶长，为1.48。叶片数值型性状变异系数范围在18 %～47 %变化，平均值为29.63 %；变异系数最大的为叶面积(47 %)，变异系数最小的为叶脉对数(18 %)，变异幅度最大的为叶面积(120.66)，遗传多样性丰富，变异幅度最小的为叶柄长(1.03)，遗传性状较为稳定。

表5 茶树各性状的统计分析

2.3 古茶树资源叶片表型性状的聚类分析

将收集到的澜沧江中下游45份古茶树资源20个叶片表型性状进行聚类分析(图1)，聚类分析结果显示，在欧氏距离为4时，可将45份古茶树资源分为4个大类群，类群Ⅰ：共28份资源，形态变异较大，叶正面色主要为深绿色(78.57 %)，叶背面色主要为绿色(71.42 %)，叶基主要为楔形(96.42 %)，叶缘主要为微波(78.57 %)，叶面主要为微隆起(71.42 %)，叶宽在4.08～6.43 cm，差异不大；类群Ⅱ：共4份资源，主要特征为芽叶颜色全部为黄绿色，叶背颜色全部为绿色，叶缘主要为波(75 %)，叶面主要为隆起(75 %)，叶背茸毛主要为多(75 %)，叶尖主要为急尖(75 %)，叶脉对数在11.3～12.8对，类群Ⅲ：共11份资源，芽叶颜色主要为黄绿色(72.73 %)，叶正面色主要为深绿(90.92 %)，叶背年色主要为绿色(72.73 %)，叶身主要为内折(72.73 %)叶齿深度主要为浅(72.73 %)，叶缘主要为微波(81.82 %)，叶宽在5.83～6.95 cm；类群Ⅳ：共2份资源，芽叶颜色都为黄绿，叶正面色都为深绿，叶背色都为绿色，叶长较为接近，分别为21.4、22.32 cm,叶面积较大，分别为122.84，148.12 cm2。

图1 基于形态性状的茶树种质资源聚类图Fig.1 Dendrogram of cluster analysis based on morphological traits of tea germplasm

3 讨 论

3.1 古茶树叶片形态多样性分析

古茶树最后的表现是由先天基因和后天生存环境因素综合决定的，环境改变会导致一定的变异情况发生，但基因也会保持一定稳定性[14]，形态学方法是研究茶树植物遗传多样性的基础，不能忽视，形态学研究和分子技术彼此结合，才能更好地研究茶树植物的遗传多样性[15-16]。

从澜沧江中下游45份古茶树资源叶片表型20个性状来看，其中描述型性状，芽叶茸毛、叶形有5种表现型，芽叶颜色、叶正面色、叶背面色、叶面、叶尖有4种表现型，叶质、叶齿深度、叶齿密度、叶身、叶缘、叶背茸毛有3种表现型，叶基有2种表现型；叶片表型性状的变异系数在18 %～47 %，平均变异系数为29.63 %，20个叶片表型性状多样性指数在0.3～1.99，多样性指数平均值为1.305，国内茶树资源平均值是(H′=0.96)[17]，澜沧江中下游流域古茶树多样性指数明显较大，表明澜沧江中下游流域古茶树资源表现型多样性较为丰富，这与澜沧江中下游流域独特的自然环境是紧密相连的。

多样性指数与变异系数是反映生物多样性的主要指标，在此次数据分析中，同一个性状的变异系数与多样性指数呈现不完全一致，甚至完全相反的情况，例如，叶脉对数的多样性指数为1.99，而变异系数为18 %，芽叶茸毛的多样性指数为1.55，而变异系数为39 %，这与李华峰[9]的观点一致，在描述性状中，芽叶茸毛的多样性指数最高，这与蒋会兵等[18]在云南茶树种质资源形态性状多样性分析研究中得到的结果一致。

3.2 古茶树叶片表型性状聚类分析

通过聚类分析树状图大概能反映出叶片性状相似的几棵古茶树，在植物分类中较亲的聚类距离较近，这与地理距离相关性不大，同时发现，类群Ⅳ2份茶树资源(天堂山松茶样地、藤条坝糯古树茶3号)叶面积较大均超过120 cm2，已经算为超特大叶种，这2份资源可作为特异种质资源开发,芽叶颜色、叶正背面色，各类群间均相似，说明茶树资源间仍存紧密的联系。

4 结 论

澜沧江中下游流域古茶树叶片性状具有丰富的形态多样性，这也佐证了云南茶以大叶种为主，同时发现了2个优质的大叶种种质资源，为今后流域古茶树资源的保护与利用提供一定的参考。