云南雙江縣古茶樹種質(zhì)資源的表型多樣性

劉福橋 李 強(qiáng) 戎玉廷 王麗鴛 徐禮羿 虞富蓮 段紅睿 成 浩

（1.云南雙江勐庫茶葉有限責(zé)任公司；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所；3.云南雙江勐庫茶葉有限責(zé)任公司江用文專家工作站）

云南雙江縣古茶樹種質(zhì)資源的表型多樣性

劉福橋1,3李 強(qiáng)2,3戎玉廷1王麗鴛2徐禮羿2虞富蓮2段紅睿1,3成 浩2

（1.云南雙江勐庫茶葉有限責(zé)任公司；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所；3.云南雙江勐庫茶葉有限責(zé)任公司江用文專家工作站）

云南省地處中國的西南部，是中國茶樹重要原產(chǎn)地之一，其獨(dú)特的地理和生態(tài)環(huán)境孕育了豐富的茶樹種質(zhì)資源。值得注意的是，云南的茶樹品種是以古茶樹群落的狀態(tài)存在的。古茶樹群落生長于特定的自然環(huán)境，保持著茶樹種質(zhì)動態(tài)的進(jìn)化過程，具有豐富的表型變異。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，云南雙江縣境內(nèi)的勐庫大雪山、仙人山、大浪壩等地均有野生古茶樹分布，其中面積約1.27萬畝的勐庫大雪山野生古茶樹群落被專家一致認(rèn)為是迄今為止世界上已發(fā)現(xiàn)的海拔最高、分布面積最廣、種群密度最大的野生古茶樹群落。因此，本研究主要研究云南雙江縣古茶樹種質(zhì)資源的表型多樣性，為探索世界茶樹起源、現(xiàn)代茶樹育種、開發(fā)富含功能性成分的茶樹特異資源提供一定的理論依據(jù)。

一、材料與方法

1.材料

本研究調(diào)查了168份分布于云南雙江縣29個村寨的古茶樹種質(zhì)資源，古茶樹分布于海拔1400～3200m的地區(qū)（表1）。

2.表型多樣性分析方法

參考《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，選取30個表型性狀進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計，其中包括19個描述型性狀（樹型、樹姿、葉色、葉身、葉尖、葉面、葉緣、葉質(zhì)、芽葉色澤、芽葉茸毛、萼片茸毛、萼片色澤、花瓣質(zhì)地、花瓣色澤、雌雄蕊相對高度、花柱開裂數(shù)、花柱裂位、子房茸毛和種皮色澤）和11個數(shù)值型性狀（樹高、主干直徑、葉面積、葉片長寬比、葉脈對數(shù)、種子百粒重、樹幅、花冠直徑、花瓣數(shù)、種子直徑和果實(shí)大?。?。

3.數(shù)據(jù)處理

描述型性狀參考《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行分級、賦值（如表2）。統(tǒng)計不同性狀的變異程度和分布頻率。

數(shù)值型性狀通過Excel 2016和SPSS 22.0統(tǒng)計軟件，計算各數(shù)值型性狀的最大值、最小值、變異幅度、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)，反映各數(shù)值型性狀的變異程度。

形態(tài)多樣性指數(shù)采用Shannon-weave指數(shù)（H′）。計算公式為：

其中Pi為某個性狀第i個代碼出現(xiàn)的頻率。其中數(shù)值型性狀需進(jìn)行量化處理，根據(jù)各性狀的平均值（X）與標(biāo)準(zhǔn)差（δ），按照X±kδ（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(jù)質(zhì)量化的表型數(shù)值統(tǒng)計每一描述符出現(xiàn)的頻率并計算每一表型性狀的H′。聚類分析采用SPSS 22.0軟件，利用系統(tǒng)聚類下的離差平方和法，根據(jù)歐氏距離（Euclidean distance）對群體聚類。根據(jù)聚類分析的結(jié)果，對類群間的性狀變異進(jìn)行顯著性分析。

二、結(jié)果與分析

1.描述型性狀的多樣性與變異情況

通過對云南雙江縣168份古茶樹種質(zhì)資源的19個描述型性狀的統(tǒng)計分析（表3）顯示其表型的多樣性指數(shù)H′在0.04～1.03之間，均值為0.72。其中萼片茸毛和萼片色澤兩個表型的多樣性指數(shù)僅為0.09和0.04，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因主要是種質(zhì)資源內(nèi)的大部分種質(zhì)的萼片茸毛與色澤表型一致，僅有少量種質(zhì)產(chǎn)生了表型變異，從而導(dǎo)致多樣性指數(shù)偏低。將這兩種特殊的表型排除之后，表型多樣性指數(shù)的均值上升為0.8，表明168份古茶樹資源在其余的17個描述型性狀中具有一定程度的表型變異。表型性狀的分布頻率顯示，多樣性指數(shù)偏低的表型主要集中為幾個特征性狀，其中古茶樹資源的樹型主要為小喬木，占83.3%；葉尖主要為漸尖，占92.4%；大多數(shù)無萼片茸毛，占98.6%；萼片色澤主要為綠色，占99.3%；花瓣色澤主要為白色，占83.6%；花柱開裂數(shù)主要為3裂，占90.7%。其余表型在各級變異上均有一定比例的分布，多樣性指數(shù)越高的表型在各級變異上分布的越均勻。

2.數(shù)值型性狀的多樣性與變異情況

由表4表明，168份古茶樹種質(zhì)資源的樹高在1.8～25.0m之間變化，主要分布在2.7～8.4m之間，占總體的82.7%；主干直徑在5～116cm之間變化，主要分布在11.26～56.36cm之間，占總體的93.0%；葉面積在28.46～168.27cm2之間變化，主要分布在42.28～105.95cm2之間，占總體的90.0%；葉片長寬比在1.68～3.08之間變化，主要分布在2.00～2.84之間，占總體的93.0%；葉脈對數(shù)在7～16之間變化，主要分布在8～13之間，占總體的87.9%；種子百粒重在100～467g之間變化，主要分布在111.17～274.33g之間，占總體的81.7%；樹幅在0.8～15.0m之間變化，主要分布在1.43～6.04m之間，占總體的90.5%；花冠直徑在1.75～5.70cm之間變化，主要分布在1.94～4.53cm之間，占總體的87.5%；花瓣數(shù)在5～13之間變化，主要分布在5～7之間，占總體的84.6%；種子直徑在0.5～2.3cm之間變化，主要分布在0.85～1.44cm之間，占總體的72.5%；果實(shí)大小在0.85～

5.10cm之間變化，主要分布在1.65～2.83cm之間，占總體的88.1%。

表1 云南雙江縣168份古茶樹種質(zhì)資源分布 m

各數(shù)值型性狀的變異系數(shù)在10%～59%間變化，其中樹高的變異系數(shù)最高，葉長寬比的變異系數(shù)最低，表明在168份古茶樹種質(zhì)資源中，樹高的表型變異最大，葉片形狀的表型變異最小。數(shù)值型性狀的Shannon-weave指數(shù)總體較高，在1.57～2.09之間，平均值達(dá)到1.89，表明各數(shù)值型性狀均表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性。其中，花瓣數(shù)和樹高兩個性狀的表型多樣性相對較低，葉面積、葉長寬比、花瓣直徑和種子直徑等性狀的表型多樣性相對較高。結(jié)合樹高之一性狀的變異系數(shù)大而多樣性指數(shù)低的特點(diǎn)分析可以發(fā)現(xiàn)，雖然該性狀在168份種質(zhì)資源中具有較大的變異，但大部分的種質(zhì)資源相對集中在一個較小的樹高范圍內(nèi)。

表4中的偏度和峰度表明各數(shù)值型性狀的變異均接近正態(tài)分布，較標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表現(xiàn)為正偏；其中樹高、主干直徑、樹幅、花瓣數(shù)和果實(shí)大小的正態(tài)分布曲線較標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表現(xiàn)為偏陡；而花瓣直徑、葉脈對數(shù)和葉長寬比較標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表現(xiàn)為偏平。

眾所周知，樹高在一定程度上能反映植物的樹型，但比較表3和表4可以發(fā)現(xiàn)，樹高（1.6）和樹型（0.48）的多樣性指數(shù)差異較大。造成這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是數(shù)值型性狀較之描述型性狀能更為細(xì)致地劃分種質(zhì)資源間的差異，因此，數(shù)值型性狀更有利于反映種質(zhì)資源的表型多樣性的差異。

表2 云南雙江縣168份古茶樹種質(zhì)資源描述型性狀指標(biāo)及量化賦值

3.表型性狀的聚類分析

表3 云南雙江縣168份古茶樹種質(zhì)資源描述型性狀的分布頻率(%)與多樣性

表4 云南雙江縣168份古茶樹種質(zhì)資源數(shù)值型性狀的多樣性與變異情況

表5 類群間的變異情況與顯著性分析

根據(jù)表型性狀對168份古茶樹種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析，可以將其分為6個類群。通過對6個類群內(nèi)的表型性狀進(jìn)行差異顯著性分析發(fā)現(xiàn)共有9個性狀在類群間具有顯著性差異（表5）。其中，類群Ⅰ的茶樹芽葉顏色較深且茸毛較多，而樹高較矮且主干較細(xì)；類群Ⅱ的茶樹樹高最矮、樹幅最小且主干較細(xì)，但其的特殊之處在于雄蕊相對于雌蕊更高；類群Ⅲ的茶樹主干最細(xì)且樹高較矮，但其葉片較大葉脈對數(shù)多，且芽葉顏色較深、芽葉茸毛最多；類群Ⅳ的茶樹葉面積最大且葉色較深，而大部分的雌蕊相對于雄蕊更高；類群Ⅴ的茶樹葉面積較小且葉脈對數(shù)最少、葉片茸毛較少，葉緣也最平，但葉色較深，且該類群內(nèi)的茶樹大部分未開花；類群Ⅵ的茶樹主干最粗，樹高最高且樹幅最大，葉緣呈波型葉片茸毛較少，芽葉顏色接近紫綠色。

通過對168份古茶樹種質(zhì)資源的海拔參數(shù)與各個表型性狀進(jìn)行相關(guān)性分析可知（表6），共有14個表型性狀與茶樹所生長的海拔呈極顯著相關(guān)。其中，樹高、主干直徑、樹幅、花冠直徑、花瓣數(shù)、樹型、葉質(zhì)、芽葉色澤、花瓣質(zhì)地和花柱開裂數(shù)等10個表型性狀與海拔呈極顯著正相關(guān)；葉長寬比、葉脈對數(shù)、葉面和芽葉茸毛呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表6 表型性狀與海拔的相關(guān)性

三、結(jié)論與討論

1.特異資源的發(fā)掘

通過對表型性狀的遺傳多樣性分析發(fā)現(xiàn)19個描述型性狀均表現(xiàn)出不同程度的分化，部分表型在168份古茶樹種質(zhì)資源中具有特殊的性狀。其中，丙山2號和馬鹿林1號是具有紫綠色葉色的資源；馬鹿林2號、馬鹿林3號、南宋1～3號、南宋11號、仙人山4號和崖水9號的芽葉色澤為紫綠色；馬鹿林1號、馬鹿林4號和崖水3號的芽葉色澤為玉白色；上述種質(zhì)資源是選育紫色芽葉和白化品種的重要育種資源。

此外，壩糯補(bǔ)1號是唯一樹型為灌木的資源，馬鹿林3號是唯一葉尖為急尖的資源，壩氣山2號是唯一萼片色澤為紫色的資源，大雪山自掛4號是唯一花柱開裂數(shù)超過5裂的資源，地界補(bǔ)1號是唯一種皮色澤為褐色的資源，幫罵6號和冰島補(bǔ)1號是具有萼片茸毛的資源，這些特殊的種質(zhì)資源可能為未來的研究提供重要的材料。

2.表型多樣性

168份古茶樹種質(zhì)資源的表型性狀的加權(quán)平均多樣性指數(shù)達(dá)到了1.15，其中描述型性狀的平均多樣性指數(shù)為0.72，數(shù)值型性狀的平均多樣性指數(shù)為1.89。結(jié)合其他地區(qū)的茶樹形態(tài)多樣性研究結(jié)果，表明云南雙江縣168份古茶樹種質(zhì)資源表型多樣性較為豐富，這與古茶樹群落生長于特定的自然環(huán)境，并保持著茶樹種質(zhì)動態(tài)進(jìn)化的狀態(tài)密不可分。

通過表型性狀的聚類分析可以發(fā)現(xiàn)，168份古茶樹種質(zhì)資源主要集中分布在類群Ⅰ和類群Ⅲ之中，類群Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ分別只有2、11、3、2份資源。這6個類群間的差異主要體現(xiàn)在樹勢和部分葉片表型的變異。其中，類群Ⅵ中的兩份資源（大雪山1號和大雪山2號）樹勢最好，并且具有芽葉色澤偏紫的特異性狀，具有較好的育種潛力。

致謝：參加云南雙江縣古茶樹種質(zhì)資源的表型多樣性調(diào)查的還有董明相、周科、鄭春志、劉強(qiáng)等同志，對他們的辛勤付出在此致謝。