紫筍群體種茶樹(shù)資源表型性狀特性和遺傳多樣性分析

鄭旭霞 黃海濤 沈林章 余繼忠*

(1.杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，杭州 310024； 2.長(zhǎng)興縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖州 313100)

紫筍群體種生長(zhǎng)在浙江省北部長(zhǎng)興縣水口鄉(xiāng)顧渚山一帶，是唐代貢茶“紫筍”的主栽品種，史稱(chēng)顧渚紫筍。長(zhǎng)興縣目前有種子直播的紫筍群體種茶園3000余畝[1]，這些茶園主要分散在顧渚山的幾個(gè)山岕中，如敘塢岕、四塢岕等。唐陸羽在《茶經(jīng)》中說(shuō)：“浙西以湖州上……，”浙西即指長(zhǎng)興顧渚一帶。唐楊曄《膳夫經(jīng)手錄》：“湖州紫筍茶，自蒙頂之外，無(wú)出其右者。”《新唐書(shū).地理志》：“顧山有茶，以供貢。”唐李吉甫《元和郡縣圖志》載：“(長(zhǎng)城縣)顧山，縣西北四十二里。貞元以后，每歲以進(jìn)奉顧山紫筍茶，役工三萬(wàn)人，累月方畢?！遍L(zhǎng)城縣即今浙江長(zhǎng)興縣，顧渚山唐代又稱(chēng)顧山[2]。唐武宗會(huì)昌年間(841-8466年)在顧渚山設(shè)立了貢茶院。唐李肇《唐國(guó)史補(bǔ)》將其列為全國(guó)名茶，并載其運(yùn)銷(xiāo)吐蕃。

顧渚山谷土壤是酸性紅壤亞類(lèi)礫質(zhì)黃泥砂土[3]，土壤質(zhì)地疏松，通氣性好，多大小礫石，茶樹(shù)在大小石塊間隙散落生長(zhǎng)。陸羽在《茶經(jīng).一之源》：“其地，上者生爛石……。”指的就是包括“顧渚紫筍”在內(nèi)的生態(tài)良好茶園。明許次紓(1549-1604)《茶疏》云：“陸羽品茶，以吾鄉(xiāng)顧渚所產(chǎn)為冠，而明月峽尤其所最佳者也[4]?！?/p>

本文以長(zhǎng)興縣水口鄉(xiāng)顧渚村敘塢岕茶園和霸王池(明月峽)叢栽群體種茶園為調(diào)查樣本，選取紫筍茶樹(shù)的成葉、新梢、花朵和種子等表型性狀進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，了解其種群形態(tài)的遺傳變異水平和群體分化程度，為加強(qiáng)紫筍茶樹(shù)種質(zhì)資源的保護(hù)和有效利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

樣品采集茶園分別位于長(zhǎng)興縣水口鄉(xiāng)顧渚村敘塢岕茶園(經(jīng)度119°47′0″，緯度31°7′29″，海拔230米 )和霸王池(明月峽)茶園(經(jīng)度119°47′39″，緯度31°8′53″，海拔310米 )。兩塊茶園均于上世紀(jì)50年代前種植，叢栽，粗放管理，每年農(nóng)事活動(dòng)為：春茶采摘前進(jìn)行雜草清理，春茶采摘，春茶后修剪，多年末進(jìn)行施肥和病蟲(chóng)害防治。兩塊茶園分別觀察樹(shù)型、樹(shù)姿、秋梢成熟葉片和春梢一芽二葉營(yíng)養(yǎng)芽，重復(fù)觀測(cè)30次，花朵、果實(shí)、種子重復(fù)觀測(cè)10次，描述型性狀按標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)賦值(表1)，數(shù)值型性狀取平均值。

1.2 調(diào)查方法

2019年秋季調(diào)查紫筍茶樹(shù)資源的成葉、花朵、果實(shí)和種子性狀, 供試材料形態(tài)特征的描述和生物學(xué)特性的調(diào)查方法參考《茶樹(shù)種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[5]。描述型性狀調(diào)查了26項(xiàng)，包括樹(shù)型、樹(shù)姿、芽葉色澤、芽葉茸毛、葉片大小、葉片著生狀態(tài)、葉形、葉色、葉面、葉身、葉質(zhì)、葉齒銳度、 葉齒深度、葉齒密度、葉基、葉尖、葉緣、花萼色澤、花瓣色澤、花瓣質(zhì)地、子房茸毛、花柱裂位、雌雄蕊相對(duì)高度、果實(shí)形狀、種子形狀、種皮顏色；數(shù)量性狀調(diào)查了16項(xiàng)內(nèi)容，包括一芽二葉新梢長(zhǎng)和百芽重、一芽三葉新梢長(zhǎng)和百芽重、成葉葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、葉片長(zhǎng)寬比、葉脈對(duì)數(shù)、萼片數(shù)、花冠直徑、花瓣數(shù)、花柱長(zhǎng)度、柱頭開(kāi)裂數(shù)、種徑大小、百粒重。2020年春季調(diào)查樹(shù)型、樹(shù)姿、春茶營(yíng)養(yǎng)芽一芽二葉新梢芽葉色澤和芽葉茸毛、一芽二葉和一芽三葉百芽重和芽長(zhǎng)等4項(xiàng)描述型性狀和4項(xiàng)數(shù)值型性狀指標(biāo)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

描述型表型性狀的變異系數(shù)、變異頻率、多樣性指數(shù)及數(shù)值型性狀的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)均用 Excel軟件統(tǒng)計(jì)。用 NTSYSpc．Ver 2．10e軟件按 UPGMA (非加權(quán)配對(duì)算術(shù)平均法)對(duì)不同地區(qū)的茶樹(shù)資源進(jìn)行聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 描述型性狀變異及遺傳多樣性

調(diào)查的紫筍群體種26項(xiàng)表型性狀中(表2)，葉齒深度、子房茸毛、種皮顏色這3項(xiàng)僅表現(xiàn)出一種表型，其變異系數(shù)為0；其他變異系數(shù)在10.91%～63.90%之間，平均為35.14%，種子形狀變異系數(shù)最大，達(dá)63.90%；其他變異系數(shù)40.00%～50.00%的性狀有8項(xiàng)，從高到低分別為葉齒密度(49.85%)、葉齒銳度(49.58%)、葉質(zhì)(48.29%)、果實(shí)形狀(48.01%)、芽葉色澤(46.03%)、芽葉茸毛(44.32%)雌雄蕊相對(duì)高度(40.58%)葉緣(40.26%)；變異系數(shù)在30.00%～40.00%和20.00%～30.00%之間的各有6項(xiàng)；20.00%以下的有2項(xiàng)。

表1 種質(zhì)資源的表型性狀變異及代碼

26個(gè)描述型性狀多樣性指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析表明(表2)，除3項(xiàng)僅表現(xiàn)一種表型外，不同性狀遺傳多樣性指數(shù)在0.05～1.41之間， 平均為0.70，并以芽葉色澤(1.41)、雌雄蕊相對(duì)高度(1.09)、果實(shí)形狀(1.05)、樹(shù)姿(1.04)、葉質(zhì)(1.01)較大，葉齒深度、子房茸毛、種皮色澤三項(xiàng)為0.00，其他性狀的遺傳多樣性指數(shù)為葉緣(0.99)>葉形(0.98)〉葉片著生狀態(tài)(0.91)>芽葉茸毛(0.87)>葉面(0.78)>葉齒銳度(0.77)>葉片大小(0.72)>花柱裂位(0.67)>葉身(0.61)>葉齒密度(0.60)。

從表型級(jí)別分布頻率看(表2)，各性狀在各級(jí)別上雖多有分布，但表現(xiàn)出一定的集中度。紫筍群體種資源的表型性狀總體表現(xiàn)：樹(shù)型灌木型(95%)，樹(shù)姿半開(kāi)張(48%)，小葉種(63%)，葉片著生狀態(tài)稍上斜(53%)，葉形長(zhǎng)橢圓形(57%)，葉色綠(88%)，葉面微隆起(67%)，葉身平(70%)，葉質(zhì)柔軟(53%)，葉齒銳度鈍(50%)，葉齒密度稀(82%)，葉齒深度淺(100%)，葉基楔形(78%)，葉尖漸尖(80%)，葉緣微波(45%)；一芽二葉芽葉色澤豐富，有玉白(10%)、黃綠(47%)、淡綠(10)、綠(16%)、紫綠(17%)，以黃綠為主；芽葉茸毛少(62%)，花萼色澤綠色(95%)，花辨色澤白色(95%)，花辨質(zhì)地中等(55%)，子房茸毛有(100%)，花柱裂位高(60%)，雌雄蕊相對(duì)高度雌蕊高(40%)，果實(shí)形狀腎形(35%)或球形(30%)，種子形狀球形(45%)或半球形(45%)，種皮顏色棕色(100%)。

2.2 數(shù)值型性狀變異系數(shù)分析

從表3可以看出，紫筍群體種數(shù)值型性狀除花朵萼片表現(xiàn)一種表型外，其他15項(xiàng)變異系數(shù)在4.06%～38.31%之間，平均16.83%，以葉面積最大，萼片數(shù)最小。大于10%的性狀有1芽2葉芽長(zhǎng)、1芽3葉芽長(zhǎng)、1芽3葉百芽重、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片長(zhǎng)寬比、葉面積、葉脈對(duì)數(shù)、花瓣數(shù)、花柱長(zhǎng)度、柱頭開(kāi)裂數(shù)共11項(xiàng)。從變異幅度看，葉長(zhǎng)在5.20～12.80 cm之間，葉寬在1.90～5.40 cm之間，葉片長(zhǎng)寬比為2.06～3.57，葉面積6.92～48.38 cm2之間，葉脈對(duì)數(shù)5～10，花瓣數(shù)4～10，柱頭開(kāi)裂數(shù)2～5之間。由此可見(jiàn)，紫筍茶群體種質(zhì)資源數(shù)值型性狀的變化幅度和變異系數(shù)均較大，茶樹(shù)資源性狀差異明顯，變異范圍大，遺傳多樣性豐富，優(yōu)異資源篩選潛力大。

2.3 表型聚類(lèi)分析

基于紫筍種60份資源26個(gè)表型性狀聚類(lèi)分析結(jié)果顯示(圖1)，類(lèi)群1只有33號(hào)1份資源，類(lèi)群2包括其余59份資源，類(lèi)群2又分為兩個(gè)亞群，亞群1包括18份資源，亞群2包括其余41份資源。1-30號(hào)和31-60號(hào)資源分別采自?xún)蓧K茶園，聚類(lèi)圖中兩地資源相互交叉，在分布上沒(méi)有按照地理位置聚類(lèi)，較為分散，說(shuō)明兩個(gè)地方的資源性狀比較相近，兩個(gè)群體相互之間差別不大。

3 結(jié)果與討論

3.1 紫筍群體種資源的表型特征

紫筍群體種屬于栽培型茶樹(shù)品種，在茶樹(shù)分類(lèi)上屬于武夷亞種中的武夷變種(Camellia sinensis var.bchea)[6]，灌木型，小葉種，樹(shù)姿半開(kāi)張；葉片稍上斜著生，葉形長(zhǎng)橢圓，平均葉長(zhǎng)8.7 cm、葉寬3.2 cm、葉脈7.0對(duì)，葉色綠，葉面微隆起，葉身平，葉質(zhì)柔軟， 葉齒銳度鈍或銳、密度稀、深度淺，葉基楔形，

表3 紫筍群體種數(shù)值型性狀統(tǒng)計(jì)分析

葉尖漸尖，葉緣微波或平；一芽二葉芽葉色澤黃綠，芽葉茸毛少，一芽二葉芽長(zhǎng)4.0 cm，百芽重13.7 g，一芽三葉芽長(zhǎng)5.8 cm，百芽重24.4 g；花萼綠色、5片，平均花冠直徑4.2 cm，花辨白色，平均花瓣數(shù)7.3枚；子房有茸毛，平均花柱長(zhǎng)度1.3 cm、柱頭分叉部位高、平均開(kāi)裂數(shù)3.3裂，雌蕊高；果實(shí)腎形或球形，種子球形或半球形，種皮棕色，平均百粒重96.3 g。

3.2 紫筍群體種特征特性與其他研究結(jié)果的差異

本研究共考察了紫筍群體種60份樣本，42項(xiàng)特征特性，考察結(jié)果與《中國(guó)茶樹(shù)品種志》[6]中對(duì)顧渚紫筍的性狀描述進(jìn)行比較，結(jié)果有一定差異，特征特性共同描述到的內(nèi)容一共有21項(xiàng)，其中12項(xiàng)結(jié)果一致(表4)，9項(xiàng)出現(xiàn)不一致的結(jié)果(表5)。結(jié)果不一致的項(xiàng)目為葉片大小、葉形、葉片著生狀態(tài)、葉尖、芽葉茸毛、一芽三葉百芽重、花冠直徑、花瓣數(shù)、種子百粒重，有待于進(jìn)一步詳細(xì)調(diào)查驗(yàn)證。

葉面積是判定葉片大小的指標(biāo)[5]，根據(jù)60個(gè)樣本葉面積測(cè)定，葉片長(zhǎng)5.2～12.8 cm，葉寬1.9～5.4 cm，此結(jié)果與賀大均測(cè)定結(jié)果基本一致[6]。由此測(cè)得葉面積平均值為20.36 cm2，屬于中葉類(lèi)；但根據(jù)表型級(jí)別分布頻率，其中小葉占比63.33%，中葉占比35.00%，大葉占比1.67%，雖然平均葉面積達(dá)到中葉類(lèi)指標(biāo)，但從分布頻率上看應(yīng)該屬于小葉類(lèi)。

本研究60個(gè)樣本中葉片外形表型級(jí)別分布頻率中，橢圓形占比23.33%、長(zhǎng)橢圓形占比56.67%、披針形占比20.00%，屬于長(zhǎng)橢圓形，數(shù)值型性狀葉片平均長(zhǎng)寬比為2.73，亦屬于長(zhǎng)橢圓形，所以紫筍群體種葉形應(yīng)該屬于長(zhǎng)橢圓形。

芽葉茸毛和百芽重可能是取樣時(shí)間導(dǎo)致樣本嫩度的差異造成的；茶葉新梢上的茸毛嫩度越好茸毛越多，茸毛隨著新梢的生長(zhǎng)而脫落[7]；同樣一芽二葉新梢，初展時(shí)和展開(kāi)后的茸毛有變化。花冠直徑和花瓣數(shù)可能是取樣茶園因肥培管理而導(dǎo)致的茶樹(shù)生長(zhǎng)勢(shì)差異形成的，本研究取樣茶園選擇了粗放管理的群體茶園，處于半荒蕪狀態(tài)，茶園只采摘不施肥，茶樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)較差，導(dǎo)致茶樹(shù)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)不良，生殖生長(zhǎng)旺盛，出現(xiàn)芽頭瘦弱，而開(kāi)花旺盛，最終出現(xiàn)判定結(jié)果不一致。而葉片著生形態(tài)、葉尖的差異可能是觀察人判斷上的誤差；本研究百粒重的差異，可能是測(cè)定時(shí)種子含水量的不同造成的。

表4 紫筍群體種性狀考察結(jié)果與中國(guó)茶樹(shù) 品種志描述一致的項(xiàng)目

表5 紫筍群體種性狀考察結(jié)果與中國(guó)茶樹(shù) 品種志描述不一致的項(xiàng)目

3.3 紫筍群體種資源與其他資源的表型特征比較

黃海濤等[9-10]對(duì)杭州鳩坑群體種資源性狀特征調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鳩坑群體種芽頭茸毛中等偏少,色澤以綠色和深綠色為主，春季紫綠芽極為少見(jiàn), 沒(méi)發(fā)現(xiàn)黃化芽葉，芽葉色澤的多樣性指數(shù)為0.84。田甜等[11]研究發(fā)現(xiàn)，廣西 35 份茶樹(shù)種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀遺傳多樣性較豐富，其中芽葉色澤變異系數(shù)為31.69%。蔣會(huì)兵等[12]對(duì)云南10個(gè)地區(qū)830份茶樹(shù)種質(zhì)資源主要表型性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果云南茶樹(shù)種質(zhì)資源具有豐富的表型遺傳多樣性，13 個(gè)描述型性狀遺傳多樣性指數(shù)平均為1.04，其中最大的是芽葉色澤1.40。王治會(huì)等[13]研究表明，江西35 份茶樹(shù)資源芽葉表型性狀多樣性豐富，21個(gè)芽葉表型性狀描述型性狀變異系數(shù)均值為35.23% ，多樣性指數(shù)均值為0.90，其多樣性程度最大的是芽葉色澤，分別為29.09%和1.28。李華鋒[14]對(duì)廣東連南66份茶樹(shù)資源24個(gè)葉片表型性狀的平均變異系數(shù)為31.86%，平均遺傳多樣性指數(shù)為1.10，其中芽葉顏色的變異系數(shù)和多樣性指數(shù)分別為22.24%和1.17。

本研究對(duì)紫筍茶樹(shù)種質(zhì)資源26項(xiàng)描述型性狀中，變異系數(shù)在0.00%～63.90%之間，平均為31.08%。其遺傳多樣性指數(shù)在0.00～1.41之間， 平均為0.62，其中芽葉色澤的變異系數(shù)和多樣性指數(shù)分別達(dá)到46.03%和1.41，紫筍群體種資源芽葉色澤表現(xiàn)出的變異系數(shù)和多樣性指數(shù)高于鳩坑[10]、廣西[11]、云南[12]、江西[13]、廣東[14]等地的資源。

芽葉是茶葉生產(chǎn)的收獲對(duì)象，更是茶樹(shù)生育的光合器官，芽葉性狀是評(píng)價(jià)茶樹(shù)遺傳多樣性最為直觀和簡(jiǎn)單易行的指標(biāo)之一[8]，丁帥濤等[14]研究發(fā)現(xiàn)，芽葉色澤與水浸出物質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，與酚氨比呈顯著負(fù)相關(guān)。紫筍群體種茶樹(shù)資源形態(tài)特征變異豐富，具有較大的優(yōu)良單株選擇潛力。

綜上所述，紫筍群體種茶樹(shù)資源在長(zhǎng)期的自然選擇和人工栽培條件下，表型性狀具有豐富的多樣性、穩(wěn)定性和變異性，芽葉色澤、葉片大小等表型特征遺傳多樣性指數(shù)較高，是珍貴的遺傳育種資源，只要進(jìn)一步加大研究和利用力度，有望選育出具有優(yōu)異品質(zhì)的茶樹(shù)新品種。