基于掃描電子顯微鏡的不同亞屬植物花粉形態(tài)研究

基于掃描電子顯微鏡的不同亞屬植物花粉形態(tài)研究

杜鵑花是杜鵑家族中最大的物種，約1000種。東亞和東南亞是這一物種的多樣性和現(xiàn)代分布中心（方瑞正等人，1999）。不同學(xué)者對(duì)該屬的范疇和屬下分類處理有不同觀點(diǎn)(Sleumer,1940,1980;Cullen,1980;Philopson等,1986;Kron,1990;Chamberlain等,1990;Chamberlain等,1996)。在前人研究的基礎(chǔ)上,我國學(xué)者在中國植物志中將杜鵑花屬分為9個(gè)亞屬,即杜鵑亞屬、毛枝杜鵑亞屬、糙葉杜鵑亞屬、迎紅杜鵑亞屬、常綠杜鵑亞屬、馬銀花亞屬、羊躑躅亞屬、映山紅亞屬和葉狀苞亞屬。這些亞屬劃分的依據(jù)主要是它們的花、果、種子、枝、葉等的形態(tài)特征,但作為分類依據(jù)的花粉形態(tài)特征并沒有得到重視。關(guān)于杜鵑花屬花粉形態(tài)研究,國內(nèi)外已有一些報(bào)道(額爾特曼,1962;王伏雄等,1997;張金談等,1990;藍(lán)盛銀等,1996;毛加寧,2000;毛子軍等,2000a,b;高連明等,2002a,b)。毛子軍等(2000a,b)分別對(duì)我國東北的杜鵑花屬6種,1變種,1變型和杜鵑花科4屬植物的花粉形態(tài)進(jìn)行了光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察。認(rèn)為杜香屬的花粉為三擬孔溝,兩溝之間部分呈癟陷狀等特征而與杜鵑屬相區(qū)別,具有屬的差異。因而不支持將杜香屬歸并到杜鵑花屬作為有鱗杜鵑亞屬中一個(gè)亞組的觀點(diǎn)。并根據(jù)杜香屬四合花粉直徑在34～37μm之間,花粉粒表面紋飾為顆粒狀或團(tuán)塊狀不規(guī)則突起等,與杜鵑花屬的某些種類很相似,認(rèn)為杜香屬與杜鵑花屬之間可能有較近的親緣關(guān)系。高連明等(2002a,b)對(duì)杜鵑花屬廣義馬銀花亞屬和杜鵑花屬4個(gè)亞屬的25種以及仿杜鵑屬(MenziesiaSmith)1種植物花粉形態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)的比較研究。本文利用掃描電子顯微鏡對(duì)杜鵑花屬5個(gè)亞屬20種植物進(jìn)行花粉形態(tài)的觀察,以期揭示杜鵑花屬各亞屬之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,結(jié)合前人的研究結(jié)果,探討杜鵑花族屬間的系統(tǒng)關(guān)系和花粉分析在杜鵑花種的鑒定的應(yīng)用價(jià)值,為杜鵑花科的分類學(xué)研究提供孢粉學(xué)證據(jù)。1樣品來源與標(biāo)本存存狀態(tài)花粉材料來源于野外采集、桂林植物園引種栽培的種類或取自廣西植物研究所標(biāo)本館的臘葉標(biāo)本。樣品來源見表1。憑證標(biāo)本存于廣西植物研究所標(biāo)本館(IBK)。測(cè)試前將花粉材料用蒸餾水清洗后,經(jīng)30%～95%酒精逐級(jí)脫水,晾干后用雙面膠將處理后的花粉固定在樣品臺(tái)上,經(jīng)噴金鍍膜,在Hitachi-S450型掃描電子顯微鏡下觀察并拍照。2觀察結(jié)果2.1花粉花粉粒表面杜鵑花屬植物花粉均為四合花粉,呈正四面體排列。四合體呈圓角三角形,直徑基本介于高連明等(2002)所報(bào)道的28.10～67.42μm之間。單?；ǚ蹫榍蛐位蚪蛐?具三溝孔,孔呈120°等距離排列,相鄰花粉粒上的溝相連,并且相通。溝通常是與相鄰花粉粒靠近的一端平,而向著花粉粒極面的一端尖。溝長(zhǎng)約9～20μm?；ǚ哿１砻婊蚨嗷蛏倬哒辰z。在掃描電鏡下,花粉粒呈現(xiàn)出粗糙、不明顯聚顆粒狀和細(xì)密聚顆粒狀等不同紋飾。2.2不同類型的花粉形態(tài)的描述隸屬于不同亞屬、不同組的不同植物之間,在四合體形狀、花粉大小、萌發(fā)孔大小和花粉外壁紋飾等方面上存在一定差異,詳見表2。3討論3.1由形態(tài)特征所組成的亞屬本研究涉及杜鵑花屬常綠杜鵑亞屬、馬銀花亞屬、羊躑躅亞屬、映山紅亞屬和杜鵑亞屬等5個(gè)亞屬。從掃描電鏡下的花粉形態(tài)看,除了杜鵑亞屬的百合杜鵑、羊躑躅亞屬的羊躑躅以及馬銀花亞屬的馬銀花組(巴氏杜鵑、馬銀花杜鵑和頭巾杜鵑)具有明顯的紋飾特征之外,其它類群的形態(tài)特征相互重疊,不足以作為現(xiàn)有亞屬的分類依據(jù),而將各個(gè)亞屬明顯區(qū)分開來。高連明等(2002)認(rèn)為,花粉分析不能作為區(qū)分杜鵑花屬亞屬的主要特征,但在分類學(xué)研究中可以作為一個(gè)重要的輔助手段,也主要是基于花粉形態(tài)在亞屬間存在交叉。分子系統(tǒng)發(fā)育研究,如葉綠體matK基因和trnK內(nèi)含子片段(Karashige等,1998,2001)和核糖體DNAITS區(qū)(高連明等,2002c,d,2003)的序列分析,曾對(duì)經(jīng)典分類中各亞屬劃分的合理性進(jìn)行過檢驗(yàn)。不排除一些明顯的花粉特征可能支持特定的單系分支,如同屬于APG系統(tǒng)杜鵑花目的山礬科植物花粉資料,為該科的系統(tǒng)發(fā)育提供了重要證據(jù)(Wang等,2004)。3.2馬銀花屬的亞屬等級(jí)高連明等(2002)認(rèn)為在同一亞屬內(nèi),花粉特征對(duì)于分組或分亞組具有重要的分類學(xué)意義。在本研究中,常綠杜鵑組與同亞屬的不同組,雖然都是四合花粉,但在大小和表面紋飾上仍存在一些區(qū)別,這種區(qū)別卻小于其相似程度,不足以區(qū)分不同的組。但在馬銀花亞屬中,馬銀花組和長(zhǎng)蕊組區(qū)別明顯,通常這可能被理解為具有分組意義,但這一結(jié)果更可能暗示著傳統(tǒng)的分組存在不合理性,比如高連明等(2003)就曾建議,將Sleumer系統(tǒng)中馬銀花屬4個(gè)組提升為亞屬等級(jí)比較合理。有待于結(jié)合其它證據(jù),對(duì)這兩者的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行深入的探討。3.3云錦松茸屬植物花粉屬種間差別大,其與云錦預(yù)防系統(tǒng)的t從花粉的表面紋飾看,同屬于常綠杜鵑亞屬常綠杜鵑組的喇叭杜鵑、廣福杜鵑和云錦杜鵑形態(tài)接近。但從花粉大小和萌發(fā)孔大小看,廣福杜鵑均與喇叭杜鵑更為接近,而與云錦杜鵑差別較大。本研究結(jié)果支持《中國植物志》將其歸并入喇叭杜鵑的觀點(diǎn),不支持李光照(1995)將其并入云錦杜鵑,后定為云錦杜鵑的變種的處理。毛子軍等(2000a)認(rèn)為杜鵑屬植物花粉形態(tài)