摘要為研究西南地區(qū)茶組植物中古茶樹資源分布、表型變異和多樣性，結(jié)合古茶樹保護(hù)與可持續(xù)利用國家創(chuàng)新聯(lián)盟收集云南、四川和重慶等西南地區(qū)10種茶組植物共56株古茶樹樣本的的22個(gè)表型數(shù)據(jù);應(yīng)用Excel、SPSS統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行主成分分析、相關(guān)性分析及聚類分析等研究。結(jié)果表明，56株古茶樹資源樣本表型變異豐富，遺傳多樣性指數(shù)為0.26~1.38，變異系數(shù)為0.15~0.51;主成分分析提取出5個(gè)主成分，相關(guān)性分析展示了109對(duì)表型呈極顯著相關(guān)，聚類分析將56份樣本分成3類，以及樹型、葉片大小與海拔高度關(guān)系，種或變種的葉形變化。56份茶組植物表型分析表明西南地區(qū)茶樹資源具有豐富的遺傳多樣性;從各形態(tài)性狀的綜合解釋分?jǐn)?shù)中篩選得到了8個(gè)有效解釋茶樹差異的表型因子，為鑒定茶組植物、保護(hù)與可持續(xù)利用茶樹資源和分析茶組植物傳播演化提供參考。

　　關(guān)鍵詞茶組植物;表型;遺傳多樣性;變異;西南地區(qū)

　　茶樹(Camelliasinensis(L.)O.Kuntze)屬于山茶科(Theaceae)山茶屬(Camelia)植物(閔天祿,1992)，茶樹資源是表征中國作為世界茶樹原產(chǎn)地的“活化石”，是國家珍貴財(cái)富、人類重要的自然遺產(chǎn)，也是研究茶樹起源(孫雪梅等,2012)、演化和品種培育的重要材料。西南地區(qū)是茶樹資源的起源地，長(zhǎng)久以來是中國重要的茶葉產(chǎn)區(qū)，其茶樹種、數(shù)量豐富度絕無僅有。復(fù)雜多變的地形地貌、多種多樣的立體氣候、漫長(zhǎng)的自然演化造就了茶組植物的多個(gè)種及同一種的不同生態(tài)形(羅朝光和虞富蓮,2006)。

　　目前，對(duì)于西南地區(qū)茶組植物的表型變化研究不多，西南地區(qū)各省市間茶組植物表型的對(duì)比也較少，以至于不能全面了解茶組植物變異程度。變異系數(shù)可以反映表型性狀的變異程度，體現(xiàn)了種間、種內(nèi)的基因豐富度(楊繼,1991)。研究某一茶樹種內(nèi)的表型遺傳變異是分析趨異適應(yīng)、種間分類重要工具;研究不同茶組植物種間的表型差異對(duì)于探索山茶屬植物的傳播、演化具有重要的參考價(jià)值。本研究以多年來古茶樹保護(hù)與可持續(xù)利用國家創(chuàng)新聯(lián)盟實(shí)地考察數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析西南地區(qū)云南省、四川省、貴州省和重慶市四省市的56株茶樹表型遺傳多樣性，為保護(hù)與可持續(xù)利用茶樹資源提供依據(jù)，從而保持森林環(huán)境生態(tài)穩(wěn)定、維護(hù)物種多樣性。

　　1結(jié)果與分析

　　1.1茶樹資源表型性狀遺傳變異

　　依照《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》(陳亮等,2005,中國農(nóng)業(yè)出版,pp.26.)描述型性狀編碼依據(jù)對(duì)西南地區(qū)56份茶組茶樹種質(zhì)資源描述型性狀進(jìn)行賦值統(tǒng)計(jì)，其分析結(jié)果顯示芽葉顏色分4種表型，綠色為主(69.8%)，紫綠色最少(3.8%)。芽葉茸毛分4種表型無茸毛最多(39.6%)、中等茸毛最少(11.3%)。葉正背面顏色均以綠色為主(77.4%、92.5%);葉基以楔形為主(83%)，葉身以內(nèi)折為主(62.3%)，葉質(zhì)以硬質(zhì)為主(52.8%)，葉齒密度以密為主(41.5%);葉齒深度以中等深度為主(60.4%);葉緣以微波為主(49.1%);葉面以微隆起為主(54.7%);葉背茸毛以無茸毛為主(60.4%);葉尖以漸尖為主(43.4%);葉形以橢圓為主(54.7%);樹型有3種類型，以喬木型為主(68.6%)、灌木型最少(5.6%)。

　　可見，西南地區(qū)56份茶組植物種質(zhì)資源性狀變異豐富，不同性狀的變異程度不同，遺傳多樣性指數(shù)范圍為0.26~1.38，平均為0.91;其中葉身遺傳多樣性指數(shù)最大(1.38)，受環(huán)境影響變化大;葉背面顏色遺傳多樣性指數(shù)最小(0.26)遺傳穩(wěn)定，符合茶組植物常見形態(tài)。 從數(shù)值型狀的變異系數(shù)及遺傳多樣性指數(shù)統(tǒng)計(jì)中可知：變異系數(shù)7個(gè)數(shù)值型性狀變異系數(shù)在0.15~0.61，其中樹高變異系數(shù)>無葉齒主脈長(zhǎng)>葉面積>海拔>平均葉長(zhǎng)>平均葉寬>葉脈對(duì)數(shù)。樹高、葉面積變異幅度、系數(shù)最大，葉脈對(duì)數(shù)變異相對(duì)最穩(wěn)定。56份茶樹資源差異明顯，可作為研究茶組植物變異豐度的樣本。

　　1.2茶樹資源表型性狀相關(guān)性分析

　　56份茶樹資源中的22個(gè)表型特征用相關(guān)性分析來研究不同性狀之間關(guān)聯(lián)程度，由其結(jié)果可得109對(duì)性狀呈極顯著正相關(guān)(表3)，其中葉面與葉身、葉緣，葉背茸毛與葉緣、葉面，葉脈對(duì)數(shù)葉緣、葉面、夜間、葉形、平均葉寬正顯著相關(guān)性值最大。3對(duì)性狀呈顯著相關(guān)：葉質(zhì)與平均葉長(zhǎng)，葉形與平均葉長(zhǎng)，平均葉長(zhǎng)與葉脈對(duì)數(shù)。9對(duì)性狀呈負(fù)極顯著相關(guān)：芽葉茸毛與無葉齒主脈長(zhǎng);葉基、葉齒深度、葉緣、葉面、葉尖、無葉齒主脈長(zhǎng)、葉脈對(duì)數(shù)、樹型8個(gè)表型均與海拔呈負(fù)極顯著相關(guān)。7對(duì)性狀呈負(fù)顯著相關(guān)：樹高與芽葉茸毛，葉尖與葉面積;葉背面顏色、葉身、葉齒密度、葉背茸毛、葉形5個(gè)表型均與海拔呈負(fù)顯著相關(guān)。其它性狀無顯著相關(guān)性。

　　1.3茶樹資源表型性狀主成分分析

　　主成分分析將原始變量重新組合成新的綜合變量，得到載荷平方和、成分矩陣，提取出最重要變量，結(jié)合總方差、成分矩陣得分，從56份古茶樹種質(zhì)資源的22個(gè)表型性狀中提取出5個(gè)主成分(PC1,PC2,PC3,PC4,PC5)，累積貢獻(xiàn)率為80.695%，解釋了多數(shù)的原始變量信息。

　　PC1包含葉齒深度、葉緣、葉面、樹型和葉脈對(duì)數(shù)，特征值為10.963，貢獻(xiàn)率為49.832%，葉齒深度、葉緣、葉面、樹型均為正極顯著相關(guān)，可稱為葉表特征成分。PC2包含了葉正面顏色、平均葉長(zhǎng)、葉面積，特征值為2.692，貢獻(xiàn)率為12.235;3個(gè)變量均為極顯著正相關(guān)，變量得分越高，葉面積越大，可稱為葉片大小成分。PC3包含了芽葉茸毛、葉身、無葉齒主脈長(zhǎng)，特征值為1.726，貢獻(xiàn)率為7.845;PC4包含了芽葉顏色、葉齒密度、樹高，特征值為1.337，貢獻(xiàn)率為6.077;PC5包含了芽葉顏色、葉背茸毛、海拔，特征值為1.035，貢獻(xiàn)率為4.706;芽葉茸毛、芽葉顏色、無葉齒主脈長(zhǎng)、樹高與海拔均呈負(fù)顯著相關(guān)關(guān)系，表明隨海拔升高，茸毛越少，葉色越淺，無葉齒主脈越短。

　　主成分分析得到最終各表型性狀在主成分中的綜合得分結(jié)果顯示，多數(shù)葉表特征能夠直接解釋茶樹種內(nèi)或種間的表型差異，而海拔、芽葉茸毛、芽葉顏色和葉面積不作為主要的分類特征。

　　1.4茶樹資源表型性狀聚類分析

　　采用多變量系統(tǒng)聚類法計(jì)算對(duì)56份古茶樹種質(zhì)資源的22個(gè)表型性狀聚類分析結(jié)果表明，在距離為300時(shí)，可將56份古茶樹種質(zhì)資源分為四大類群;第一類群以大理茶、普洱茶和茶為主，共23份樣本6個(gè)茶樹物種;共同特征為芽葉綠，葉基楔形，葉面平整，葉質(zhì)硬，葉齒密且淺，葉緣平展。

　　第二類群以普洱茶和大理茶為主，共22份樣本7個(gè)茶樹物種;共同特征為芽葉茸毛少或無，葉正面深綠，葉背面綠，葉身內(nèi)折，葉質(zhì)硬，葉面隆起，葉尖漸尖，葉形橢圓;其葉緣波、葉齒密度中等不同于第一類群。第三、四類群包括8個(gè)茶樹物種，11份樣本;共同特征為葉正面顏色深綠，葉基近圓，葉尖急尖，葉背茸毛少或無，葉形披針、長(zhǎng)橢圓。在遺傳距離為200時(shí)樣本分為10個(gè)亞群，10個(gè)亞群與總樣本中的10個(gè)茶樹物種未一一對(duì)應(yīng)，地理位置相近、同一物種的茶樹也未完全聚集在一起。

　　2討論

　　2.1茶樹資源多樣性特征

　　本研究選用22個(gè)表型性狀對(duì)56份西南地區(qū)茶組植物進(jìn)行遺傳多樣性分析，其結(jié)果表明西南地區(qū)茶樹獨(dú)特的適應(yīng)機(jī)制、演化方向;大理茶、普洱茶和茶呈現(xiàn)較豐富的遺傳多樣性，其他種的茶樹數(shù)量較少，生長(zhǎng)范圍小，呈現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的特征，遺傳多樣性中等;結(jié)合山茶屬的系統(tǒng)演化(張宏達(dá),1984;虞富蓮等,2010)和野生大茶樹的調(diào)查(陳亮等,2000)，西南地區(qū)茶樹資源數(shù)量大且涵蓋多個(gè)物種，遺傳變異度豐富，各種基徑范圍、樹型、海拔梯度均有分布，體現(xiàn)了西南地區(qū)茶樹資源較原始、古老的特性;所有垂直或水平的連續(xù)分布情況超過其他任何地區(qū)，是茶組植物原產(chǎn)地的獨(dú)有特征，是珍稀的茶樹種質(zhì)資源寶庫。

　　2.2茶樹資源表型統(tǒng)計(jì)學(xué)差異

　　表型性狀既是基因遺傳變異的表達(dá)又是與環(huán)境相互作用的結(jié)果，不同表型性狀表現(xiàn)出相關(guān)關(guān)系，可能是由同一連鎖基因群所控制;表型特征的變異反映出基因型和群體及生態(tài)型的變異(蔣會(huì)兵等,2013)，因而具有相似的表型性狀相關(guān)關(guān)系是研究茶樹分類、演化的重要參考因素。相關(guān)性分析和主成分分析證實(shí)了即使把海拔作為表型變量，也不能作為解釋茶樹種內(nèi)或種間表型差異的有效因子。

　　聚類分析其結(jié)果沒有嚴(yán)格按照同一物種、地理位置進(jìn)行聚類;而是依照分類學(xué)相同表型指標(biāo)。四個(gè)類群中大理茶、普洱茶均有分布，表明西南地區(qū)茶組植物的豐富變異性，也在一定程度上說明茶樹種內(nèi)、種間存在連續(xù)或不連續(xù)的表型性狀，或者是茶組植物種間發(fā)生雜交，基因交流產(chǎn)生變異從而在表型上表達(dá)出來。

　　2.3茶樹資源植物地理分布

　　西南地區(qū)茶樹資源性狀多樣性存在較大差異，本文報(bào)道了西南不同地區(qū)茶樹資源表型性狀的遺傳多樣性，聚類分析大致將4省的茶樹資源劃分為4個(gè)類群10個(gè)亞群，以哀牢山為地理分界線云南分為滇東高原區(qū)和滇西橫斷山區(qū)(陳永久等,1997)，大理茶、普洱茶、茶三個(gè)種聚為一類并主要分布在滇西橫斷山區(qū)，與大理茶演化為普洱茶、普洱茶演化為茶的演化理論相符合;厚軸茶、廣西茶、馬關(guān)茶、大廠茶、德宏茶聚為一類，集中分布在以紅河、文山、曲靖為代表的滇東高原區(qū);這與該區(qū)豐富的物種多樣性有關(guān)。

　　滇東南高原區(qū)古老而穩(wěn)定的地質(zhì)歷史、復(fù)雜的氣候類型和生態(tài)環(huán)境(季鵬章等,2014)使得紅河、文山(虞富蓮,1986,茶葉科學(xué),(1):18)等地區(qū)分布著茶組植物12個(gè)種及變種，即多個(gè)茶組植物原始種集中分布的地域。南川茶、禿房茶和部分普洱茶聚為一類，分布在滇東南地區(qū)與川渝地區(qū)(吳征鎰等,2011,生物多樣性,20(1):124);貴州僅有茶(王小萍等,2018)、大廠茶兩個(gè)茶種，樣本數(shù)量不多，分散聚在三個(gè)類群中。

　　根據(jù)西南地區(qū)茶組植物的地理分布、種數(shù)和數(shù)量，僅云南省就擁有80%茶組植物物種及以茶樹為優(yōu)勢(shì)樹種的森林群落，即云南省是西南地區(qū)茶樹的多樣性中心，渝貴川地區(qū)為擴(kuò)散區(qū);西南地區(qū)多山多河、垂直海拔落差和跨大范圍經(jīng)緯度是茶組植物多樣性的原因;大山大河阻隔種內(nèi)種間基因交流，茶組植物產(chǎn)生相對(duì)獨(dú)立特殊的基因譜系;因而研究茶組植物演化、傳播可結(jié)合植物地理學(xué)、生態(tài)學(xué)共同分析，綜合考慮氣候、地理位置等因素。

　　2.4西南地區(qū)茶樹資源保護(hù)與利用

　　大理茶對(duì)高海拔地區(qū)的耐寒性，普洱茶、茶在長(zhǎng)江以南地區(qū)廣泛的適植性，厚軸茶、廣西茶花柱5裂和禿房茶果皮、中軸較厚的原始性，都表明西南地區(qū)野生茶樹珍貴稀有。豐富的基因?qū)殠焓茄芯坎铇渖�物多樣性、品種選育的理想資源(牛素貞等,2019);以及疏齒禿房茶、德宏茶、馬關(guān)茶和茶(陳濤林等,2019)等變種的資源潛力可待挖掘。

　　3材料與方法

　　3.1試驗(yàn)材料

　　2017年至2021年6月通過實(shí)地考察采集西南地區(qū)56份茶樹(表8)，其中大理茶15份、普洱茶18份、厚軸茶2份、茶5份、廣西茶2份、大廠茶2份、禿房茶4份、疏齒禿房茶2份、德宏茶4份、馬關(guān)茶2份;每棵茶樹垂直水平距離大于50m。

　　3.2表型數(shù)據(jù)測(cè)定

　　依照《茶樹種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》選用15個(gè)描述型性狀：芽葉顏色、芽葉茸毛、葉正面顏色、葉背顏色、葉背茸毛、葉齒密度、深度、葉面、葉身、葉緣、葉尖、葉質(zhì)、葉形、葉基、樹型;7個(gè)數(shù)值型性狀10片葉平均長(zhǎng)、10片葉平均寬、葉面積、葉脈對(duì)數(shù)、海拔、無葉齒主脈長(zhǎng)(葉緣末端無葉齒部分的主葉脈長(zhǎng))和樹高分析茶樹資源的表型多樣性;對(duì)每份頂芽，葉片描述性形狀測(cè)量10次，均取平均值。

　　3.3統(tǒng)計(jì)分析

　　Excel統(tǒng)計(jì)描述性性狀，用于計(jì)算ShannonWinner多樣性指數(shù);遺傳多樣性指數(shù)H′來評(píng)價(jià)表型性狀的遺傳多樣性大小，計(jì)算公式：H′=∑PilnPi(2);公式中：Pi為某種源表型性狀第i級(jí)內(nèi)個(gè)體數(shù)量占總個(gè)體數(shù)量的百分比，ln為自然對(duì)數(shù)。SPSS軟件計(jì)算最大值(Max)、最小值(Min)、均值(Mean)、標(biāo)準(zhǔn)差(S)和表型性狀變異系數(shù);CV反映了某性狀數(shù)據(jù)的離散程度，計(jì)算公式：CV=SD/Mean(1)，公式中SD指標(biāo)準(zhǔn)差，Mean指均值。同時(shí)進(jìn)行主成分分析、相關(guān)性分析及聚類分析;主成分分析相關(guān)性分析中采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)，聚類分析中采用系統(tǒng)聚類法沃德計(jì)算，繪制聚類關(guān)系樹狀圖。

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　　作者：陳洪宇1陶燕藍(lán)2羅義菊1扈月豪1藍(lán)增全2*