古藺野生大茶樹資源葉表型多樣性研究

王小萍　唐曉波　彭海

摘要[目的]明確古藺野生大茶樹資源的葉表型多樣性。[方法]對古藺縣139份野生大茶樹資源（7個天然居群）葉片18個表型性狀遺傳多樣性進行分析。[結(jié)果]野生大茶樹資源葉片性狀變異豐富，變異系數(shù)在4.42%～24.28%，其中各性狀在各居群間的變異系數(shù)最大值均超過10.00%，多樣性指數(shù)在0.826 1～5.194 7（其中，Simpson指數(shù)在0.826 1～1.000 0，Shannon-Weaver指數(shù)在2.413 1～5.194 7）；對18個葉片表型性狀進行主成分分析，前6個主成分葉面積、葉緣、葉片寬度、葉面、葉色、葉身累計貢獻率達74.65%；UPGMA聚類分析結(jié)果顯示，7個居群親緣關系較近，在遺傳距離2.290 0處，7個居群可分為4大類，其中居群2與居群7的遺傳距離最大，為3.966 2，居群4與居群5之間的遺傳距離最小，為1.932 9。[結(jié)論]該研究結(jié)果為茶樹優(yōu)異種質(zhì)資源的收集保存、良種選育及開發(fā)利用提供了參考。

關鍵詞野生大茶樹；葉片；表型性狀；多樣性

中圖分類號S-3文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2018）08-0001-06

Leaf Phenotypic Diversity of Big Natural Tea Resource in Gulin

WANG Xiaoping1，TANG Xiaobo1，PENG Hai2 et al（1.Tea Research Institute，Sichuan Academy of Agricultural Sciences，Chengdu，Sichuan 610066；2.Gulin Agriculture Bureau，Gulin，Sichuan 646500）

Abstract[Objective] The aim was to clear leaf phenotypic diversity of big natural tea resource in Gulin.[Method] The phentypic diversity analysis of 18 leaf morphological traits of 139 big natural tea resources （7 natural populations） was carried out.[Result] The phentotypic traits of big natural tea resources were of extremely rich variation.The variation coefficient of 18 leaf morphological traits ranged from 4.42% to 24.28%，with more than 10.00% among all the natural populations.The diversity index ranged from 0.826 1 to 5.194 7 （the Simpson index from 0.826 1 to 1.000 0，the ShannonWeaver index from 2.413 1 to 5.194 7）.Principal component analysis of 18 phenttypic traits were analyzed，the result showed that the traits involving leaf area，leaf margin undulation，leaf width，leaf upper surface，leaf colour，leaf cross section were the main factors with the accumulated contribution at 74.65%.The seven populations could be divided into four categories when the distance coefficient was 2.290 0 by UPGMA.The genetic distance of population 2 and population 7 was the biggest for 3.996 2，but the genetic distance of population 4 and population 5 was least for 1.932 9.[Conclusion] The results provide reference for collection，breeding，development and utilization of tea tree excellent germplasm resources.

Key wordsBig natural tea resource；Leaf；Phenotypic traits；Diversity

野生茶樹屬山茶科（Theaceae）山茶屬（Camellia）茶組[Camellia sinensis（L.）O.Kuntze]植物， 是指沒有經(jīng)過人工栽培馴化，生存在自然條件下的茶組植物總稱[1]。野生茶樹資源是重要的茶樹基因資源庫，對研究茶樹起源演化和資源綜合利用等具有巨大的潛在價值。如云南大理茶（C.taliensis）生在海拔2 700 m的大雪中，可能含有抗寒的優(yōu)異基因資源，可用于抗寒性育種[2]。張宏達等[3]在廣東境內(nèi)野生資源中發(fā)現(xiàn)一種天然無咖啡堿的茶樹——可可茶（Camellia ptilophylla Chang），嘌呤堿以可可堿為主，不含咖啡堿。李斌等[4]通過對南昆毛葉茶研究，篩選出不含咖啡堿的單株。段志芬等[5]在云南景洪野生古茶樹中篩選獲得4份低咖啡堿資源。王平盛等[1]在云南西南部高黎貢山野生喬木大樹茶中發(fā)現(xiàn)了一份茶多酚含量高達40%的優(yōu)異資源，同時在云南中部哀牢山里獲得一種氨基酸含量達6.5%的野生大茶樹。四川是茶樹的原產(chǎn)地之一，境內(nèi)野生大茶樹資源豐富。據(jù)資料記載，四川野生大茶樹主要分布在長江及其上游金沙江沿岸以及盆地西部邊緣，包括今雷波、筠連、珙縣、高縣、古藺、敘永、合江、崇州、大邑、邛崍、都江堰、彭州以及雅安滎經(jīng)等[6]。

古藺縣位于四川省南部邊緣，地理坐標為105°34′～106°20′E、27°41′～28°20′N，與貴州畢節(jié)縣、赤水縣相鄰。全縣幅員面積3 184 km2，境內(nèi)山巒疊嶂、溝壑縱橫，海拔高低相對懸殊。古藺屬于亞熱帶季風氣候，年均溫17.8～18.1 ℃，無霜期232～363 d，年平均降雨量748.4～1 112.7 mm，四季分明，冬春少雨，盛夏亢揚，立體氣候顯著，地域差異大。近年，筆者根據(jù)對當?shù)剞r(nóng)技部門科技人員走訪普查發(fā)現(xiàn)：古藺縣蘊含豐富的野生大茶樹資源，估計單株數(shù)量在3萬株以上，多以喬木、小喬木為主，少有灌木，其中喬木樹徑多大于30 cm，最大者在2 m以上，然而其生存環(huán)境惡劣，主要生長在農(nóng)戶的房前屋后、公路邊以及原始山林里。目前，古藺縣野生大茶樹資源的開發(fā)利用率較低，僅農(nóng)戶自采自制茶葉飲用，經(jīng)濟效益甚少，并且當?shù)卣袄习傩毡Ｗo意識落后，破壞、損毀、荒棄的野生大茶樹比較多，存在部分珍稀資源滅絕的危險，亟需收集保護并加以研究利用。筆者對古藺野生大茶樹分布的7個天然居群的葉表型性狀遺傳多樣性進行了分析研究，以期為茶樹優(yōu)異種質(zhì)資源的收集保存、良種選育及開發(fā)利用提供參考。

1材料與方法

1.1材料

根據(jù)查閱相關文獻資料，咨詢當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門技術骨干，調(diào)查范圍包括古藺縣野生茶樹集中分布的德耀鎮(zhèn)、古藺鎮(zhèn)、桂花鄉(xiāng)、箭竹苗鄉(xiāng)、黃荊鄉(xiāng)以及黃荊原始森林。于2016年9月下旬、11月上旬分2次在野生大茶樹集中分布區(qū)域內(nèi)選取基徑超過20 cm、樹高超過3.5 m的野生大茶樹共計139份作為調(diào)查對象（7個天然居群，詳見表1），由于調(diào)查材料樹型高大，花果采集難，數(shù)據(jù)收集不齊全，因此，僅選取成熟葉片的18個表型形態(tài)性狀進行調(diào)查統(tǒng)計分析。

1.2方法

按照楊亞軍等[7]編著的《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》為參考依據(jù)，觀測野生茶樹葉片的形態(tài)特征。選取當年生枝條中部典型成熟葉片20枚，測定葉片長度、葉片寬度、葉脈對數(shù)、葉齒寬度、葉形、葉面、葉身、葉基、葉色、葉尖、葉質(zhì)、葉齒銳度、葉齒深度、葉緣等性狀（表2）。

1.3數(shù)據(jù)處理

非數(shù)值型性狀按其標準分級賦值，將非數(shù)值型性狀數(shù)值化，利用DPS v7.05版數(shù)據(jù)處理軟件計算Simpson多樣性指數(shù)和Shannon-Weaver多樣性指數(shù)。數(shù)值型性狀采用Excel 2007和DPS v7.05版數(shù)據(jù)處理軟件，計算平均值、標準差、變異系數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)和Shannon-Weaver多樣性指數(shù)。

利用DPS v7.05版對數(shù)值型性狀進行單因素方差分析，其線性模型為：Xij=μ+ai+∈ij，其中Xij表示第i個居群第j個觀測值；μ為總體均值；ai為第i個居群的總體效應；∈ij為隨機誤差，遵循εmiai=0，并服從正態(tài)分布。

UPGMA聚類與主成分分析也在DPS v7.05版軟件上進行，其中遺傳距離為歐式距離。

2結(jié)果與分析

2.1野生大茶樹資源居群間非數(shù)值型性狀的多樣性分析

對野生大茶樹資源各居群葉片非數(shù)值型性狀多樣性進行分析，基于12個非數(shù)值型性狀的Simpson多樣性指數(shù)在0.869 6～1.000 0，平均值為0.960 5（表3）。各性狀的多樣性指數(shù)從高到低依次為葉基、葉尖、葉齒密度、葉質(zhì)、葉身、葉齒銳度、葉面積、葉齒深度、葉緣、葉色、葉形、葉片大小。除了葉身、葉基、葉尖、葉齒密度和葉齒銳度5個性狀外，其余7個性狀的Simpson多樣性指數(shù)以居群3最高；居群5、居群6、居群7各性狀的Simpson多樣性指數(shù)均高于平均值，表現(xiàn)出較強的多樣性。居群4則表現(xiàn)為：與葉片大小以及葉形相關的性狀的Simpson多樣性指數(shù)低于平均值，與鋸齒相關的性狀高于平均值。居群1、居群2表現(xiàn)結(jié)果相似，除了葉身或葉基個別性狀高于平均值外，其余性狀均低于各平均值，表現(xiàn)出較低的多樣性。

Shannon-Weaver多樣性指數(shù)在2.413 1～5.194 7，平均值為3.907 0（表3）。居群3的Shannon-Weaver多樣性指數(shù)最大，其中性狀葉片大小的數(shù)值最高，達5.194 7；居群1、居群2以及居群4較小，各性狀的數(shù)值均低于平均值，其中居群2的Shannon-Weaver多樣性指數(shù)最低，為2.412 3；居群5、居群6以及居群7稍高于平均值。

分析結(jié)果顯示，各居群的Simpson多樣性指數(shù)和Shannon-Weaver多樣性指數(shù)表現(xiàn)結(jié)果一致，均是居群3的多樣性指數(shù)最高，其次為居群7、居群6、居群5、居群4；居群1和居群2再次之，其中居群2均是最低。

2.2野生大茶樹資源居群間數(shù)值型性狀的變異及多樣性分析

對野生大茶樹資源居群間數(shù)值型性狀進行統(tǒng)計分析（表4），變異系數(shù)在4.42%～24.28%，居群2葉脈對數(shù)的變異系數(shù)表現(xiàn)為最小值，僅4.42%，而居群4鋸齒寬度的變異系數(shù)反之，表現(xiàn)為最大值，達24.28%。各性狀各居群的變異系數(shù)最大值均超過10.00%，其中各居群的變化幅度：居群1為6.17%～16.46%、居群2為4.42%～16.13%、居群3為7.45%～19.21%、居群4為8.12%～24.28%、居群5為8.87%～14.17%、居群6為7.6%～17.83%、居群7為6.8%～14.07%，表明調(diào)查的野生大茶樹資源各性狀在居群間的變異系數(shù)具有較大的波動，遺傳分化明顯。而從各性狀變異系數(shù)的均值來看，葉面積最高，依次為鋸齒寬度、葉脈對數(shù)、葉片寬度、葉片長寬比和葉片長度。對變異系數(shù)進行分析，表明居群2葉脈對數(shù)的遺傳穩(wěn)定性較強，各居群間葉片長寬比遺傳相對穩(wěn)定，分化差異較小。而葉面積和鋸齒寬度2個性狀在各居群間變化較大，表明遺傳穩(wěn)定性較差。

Simpson指數(shù)和Shannon-Weaver指數(shù)分析結(jié)果表明，2類多樣性表現(xiàn)均一致，其中居群3最高，其他依次為居群7、居群4、居群6、居群5、居群1和居群2。Simpson指數(shù)在0.826 1～0.975 2，平均值為0.930 5；Shannon-Weaver指數(shù)在2.390 3～5.119 3，平均值為3.952 6。

2.3野生大茶樹資源居群內(nèi)和居群間數(shù)值型性狀的變異特征

由表5可知，在反映葉片大小的3個性狀（葉長、葉寬、葉面積）中，居群1、居群6、居群7均高于均值，其余居群低于均值，而居群5僅葉長高于均值，葉寬和葉面積低于均值。葉長/葉寬是反映葉片形狀的重要指標，居群1、居群5、居群6高于均值，其余居群中，居群3最小，低于數(shù)值2.5，表明居群3葉片形狀多以橢圓形為主；居群2和居群4低于均值，居群1、居群5和居群6在2.5～3.0，表明這幾個居群葉片形狀以長橢圓形為主。葉脈對數(shù)在表型性狀中遺傳相對穩(wěn)定，源自黃荊原始森林周圍的居群5、居群6以及居群7均低于平均值，其中居群7最小，居群1、居群2、居群3和居群4高于平均值。對于鋸齒寬度，除居群2和居群4顯著低于平均值，其余居群均高于平均值，其中居群1與居群3和居群5均值相當，都分布在均值附近。對居群間的數(shù)值性狀進行方差分析，結(jié)果表明各個性狀在居群間存在顯著差異，其中反映葉片大小和葉片形狀的4個性狀（葉長、葉寬、葉長/葉寬、葉面積）表現(xiàn)出極顯著差異。進一步對數(shù)值型性狀進行LSD多重比較可知，葉長/葉寬、葉脈對數(shù)和鋸齒寬度差異不顯著，呈現(xiàn)出極大的相似性，另外3個性狀葉長、葉寬和葉面積在居群間差異明顯。

2.4野生大茶樹資源葉片表型性狀的主成分分析

對野生大茶樹18個表型性狀進行主成分分析（表6），結(jié)果表明18個表型性狀中前6個主成分累計貢獻率達74.65%，涵蓋了原始因子中的大部分信息。其中第1主成分貢獻率（27.72%）最高，其中起決定性作用的表型性狀是葉面積，說明第1主成分反映的是葉片大小的特征；第2主成分貢獻率為13.69%，起決定性作用的表型性狀是葉緣，反映的是葉片邊緣的形態(tài)；第3主成分貢獻率為12.00%，起主要作用的是表型性狀葉片寬度，并且第1、第2和第3主成分累計貢獻率達53.41%，說明葉面積、葉緣、葉片寬度3個表型性狀能反映原始因子中50.00%以上的信息。而后表型性狀葉面、葉色、葉身分別在第4、第5、第6主成分起決定作用，累計貢獻率達21.24%。綜合表明，葉面積、葉緣、葉片寬度、葉面、葉色、葉身6個表型性狀反映出18個葉表型性狀74.65%的信息，同時也表明這6個性狀是造成古藺野生大茶樹表型差異的主要因素。

2.5野生大茶樹資源各居群間的遺傳關系

由表7可知，居群間的歐式遺傳距離在1.932 9～3.966 2，平均值為2.897 0，表明古藺野生大茶樹居群間相對親緣關系較近。其中居群2與居群7的遺傳距離最大，為3.966 2，居群4與居群5之間的遺傳距離最小，為1.932 9。基于18個表型性狀采用類平均法（UPMGA）將7個居群進行聚類分析（圖1），結(jié)果表明，7個居群的閾值在2.29附近，可將7個居群分為4個大類，居群1和居群3聚為 Ⅰ 類，居群4、居群5、居群6聚為 Ⅱ 類， 居群7和居群2分別單獨聚為 Ⅲ 和 Ⅳ 類；在閾值3.05附近，則可將7個居群分為3大類，居群1和居群3聚為 Ⅰ 類，居群7與居群4、居群5、居群6聚為 Ⅱ 類，居群2單獨聚為 Ⅲ 類。這表明居群2與其余6個居群的親緣關系較遠。

3結(jié)論與討論

由于野生茶樹長期生長在條件惡劣的自然環(huán)境下，具有進化上原始、抗性強和品質(zhì)性狀優(yōu)異等特性，是茶樹育種和品質(zhì)改良的重要基因資源。而育種的成功在很大程度上取決于對原始材料的占有量和研究利用的廣度和深度[8]，因此，研究野生茶樹資源對茶樹抗性育種、優(yōu)異資源的篩選具有重要意義。該研究通過對古藺縣野生大茶樹資源的實地查看，選取基徑超過20 cm、樹高超過3.5 m的139株野生大茶樹作為調(diào)查對象，研究了其成熟葉片的18個表型性狀。結(jié)果表明，野生大茶樹資源的變異系數(shù)在4.42%～24.28%，其中各性狀在各居群間的變異系數(shù)最大值均超過10.00%，波動幅度較大，遺傳分化較明顯；多樣性指數(shù)在0.826 1～5.194 7（其中Simpson指數(shù)在0.826 1～1.000 0，Shannon-Weaver指數(shù)在2.413 1～5.194 7），高于國內(nèi)茶樹資源平均值（H=0.96）[9]，并且高于貴州畢節(jié)姑菁野生茶樹相關研究報道[10]，說明當?shù)匾吧蟛铇滟Y源葉表型性狀遺傳變異豐富。而與云南茶樹種質(zhì)相關研究結(jié)果相比，遺傳多樣性指數(shù)高于云南，變異系數(shù)波動則稍低[11-12]，這可能是因為該研究僅選取成熟葉片的表型性狀作為指標，缺乏茶花、茶果等性狀，研究結(jié)果存在一定的局限所致。

古藺縣地處于茶樹的起源、演化的中間過渡地帶，研究當?shù)匾吧蟛铇滟Y源對了解茶樹起源、演化進程具有重要意義。古藺縣野生大茶樹資源分布范圍廣、數(shù)量多、地域性強，多以大喬木、小喬木為主，少有灌木，遺傳多樣性十分豐富。該研究以野生大茶樹葉片表型性狀為研究對象，探討了野生大茶樹資源葉表型性狀的變異特征。結(jié)果顯示，無論是葉表型數(shù)值型性狀還是非數(shù)值型性狀，遺傳多樣性指數(shù)均以居群3最高，居群7、居群6或居群4次之，其中居群3、居群2的遺傳多樣性相對較小，因此，對野生茶樹資源進行搜集保護時，應優(yōu)先搜集保護居群3、居群7等。聚類結(jié)果將居群2單獨聚為一類，從表型性狀統(tǒng)計結(jié)果來看，居群2總體變異分化程度不高，并且實地調(diào)查中，居群2的野生大茶樹的樹型分布以灌木為主，而其他居群樹型分布以小喬木、喬木為主，表明聚類結(jié)果與實際相吻合，說明利用葉片表型性狀對參試材料進行聚類分析具有一定的準確性。另外，聚類結(jié)果顯示，地理位置較近的聚為一類，區(qū)域性較強，這與黃海濤等[13]、蔣會兵等[11]研究結(jié)果一致。

該研究對葉表型性狀進行了主成分分析，結(jié)果表明：在構(gòu)成葉片主成分的信息篩選中6個性狀（葉面積、葉緣、葉片寬度、葉面、葉色、葉身）包含了74.65%的遺傳信息。而楊樹華等[14]對新疆天山地區(qū)寬刺薔薇居群的葉片、花序、果實、

種子等11個表型性狀進行了主成分分析，結(jié)果表明4個性狀累計貢獻率達99.99%，其中與葉片大小相關的性狀復

葉長排第3主成分；周龍等[15]對野生櫻桃李天然群體種14個果實性狀進行了主成分分析，結(jié)果顯示前6個性狀的累計貢獻率為88.76%；相比而言，該研究中6個主成分因子貢獻率、累計貢獻率相對較分散，累積增加比較緩慢，這與劉娟等[16]對新疆杏種質(zhì)資源表型性狀主成分分析結(jié)果相類似。葉面積、葉緣、葉片寬度、葉面、葉色、葉身是造成野生大茶樹資源葉表型差異的主要因素，但是它們反映出的遺傳信息相對較弱，不能作為評價或選擇野生茶樹材料的唯一標準。

葉片是植物生長發(fā)育過程中重要的器官，而且植物葉片直接與外界環(huán)境接觸，從而易受環(huán)境的影響而發(fā)生改變[17]。由于生存環(huán)境的惡劣，野生大茶樹具有抗性強的特性，并可能蘊含豐富的抗性基因。該研究僅針對野生大茶樹的成熟葉片進行調(diào)查，通過分析結(jié)果并結(jié)合實地勘察，初步認為葉色深綠、葉身硬、葉齒密且深的野生茶樹抗性較強，但還需進一步研究論證。

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科技論文寫作規(guī)范——討論

著重于研究中新的發(fā)現(xiàn)和重要方面，以及從中得出的結(jié)論。不必重復在結(jié)果中已評述過的資

料，也不要用模棱兩可的語言，或隨意擴大范圍，討論與文中無多大關聯(lián)的內(nèi)容。