６種枇杷屬植物花粉形態(tài)掃描電鏡觀察

摘要：應(yīng)用掃描電鏡，對1個(gè)栽培品種(早鐘6號(hào))，5個(gè)野生類型(橢圓枇杷、大渡河枇杷、櫟葉枇杷、臺(tái)灣枇杷、臺(tái)灣枇杷恒春變型)的花粉進(jìn)行了形態(tài)觀察。結(jié)果表明，6種枇杷屬植物的花粉粒均為長球形，具3條萌發(fā)溝，萌發(fā)溝以等間距環(huán)狀分布，屬于N₃P₄C₅型花粉。6種枇杷屬植物的花粉外壁屬于條紋一穴狀紋飾類型，外壁均具條嵴，嵴洼處散生有覆蓋層穿孔，但條嵴及穿孔的形態(tài)和分布差異明顯。最后，結(jié)合花粉形態(tài)的演化規(guī)律，對大渡河枇杷的系統(tǒng)學(xué)位置及枇杷屬植物的起源與進(jìn)化進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：枇杷屬植物；花粉形態(tài)：掃描電鏡

中圖分類號(hào)：S667.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-9980(2009)04－572-05

不同植物種類的花粉在長期的進(jìn)化過程中，經(jīng)過不斷演化和發(fā)展往往形成獨(dú)特的形態(tài)特征，這其中有大量有關(guān)演化的信息；同時(shí)，這些形態(tài)特征由基因控制，受外界環(huán)境條件的影響很小，具有很強(qiáng)的遺傳保守性和穩(wěn)定性，為探討植物起源、演化及親緣關(guān)系的研究提供了重要的依據(jù)。枇杷屬(Erio6otryaLjndl.)屬于薔薇科蘋果亞科，自然分布于亞洲。近幾年的研究表明：枇杷屬下多數(shù)種類原產(chǎn)于中國，主要分布在我國的長江流域及長江以南各省，其中云南省的枇杷屬植物分布最豐富；此外，東南亞也分布有少量枇杷屬植物。長期以來，國內(nèi)對枇杷屬植物的研究主要集中在普通枇杷上，有關(guān)枇杷屬植物花粉形態(tài)的研究國內(nèi)外尚未見報(bào)道。我們在對國內(nèi)枇杷屬植物種質(zhì)資源進(jìn)行全面搜集的基礎(chǔ)上，對已開花的6種枇杷屬植物的花粉形態(tài)特征進(jìn)行了掃描電鏡觀察，旨在為枇杷屬植物的系統(tǒng)學(xué)研究和分類提供孢粉學(xué)證據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

花粉材料：本試驗(yàn)的花粉材料包括1個(gè)普通品種(早鐘6號(hào))，5個(gè)野生類型(橢圓枇杷、大渡河枇杷、櫟葉枇杷、臺(tái)灣枇杷、臺(tái)灣枇杷恒春變型)，均取自于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)枇杷種質(zhì)資源圃。

花粉的采集：從飽滿的尚未開放的花蕾中直接取花藥，置于硫酸紙盒中，放在室內(nèi)條件下陰干，然后把干燥的花粉放入離心管中，密封，置于低溫冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法

花粉樣品的制備：將自然干燥后的供試花粉分別用牙簽均勻彈在黏有雙面導(dǎo)電膠的金屬載臺(tái)上，放入日本電子公司制造的IB－5型離子濺射儀中噴金，然后置于荷蘭菲利浦電子光學(xué)有限公司制造的XL-30 ESEM的環(huán)境掃描電子顯微鏡中觀察，工作電壓為25 kV。

花粉樣品的觀測：選取有代表性的視野分2 000×(個(gè)體，赤道面)和12 000×(局部，赤道面中央?yún)^(qū))進(jìn)行拍攝，在數(shù)碼照片上利用CAD軟件測量正常花粉粒的極軸長P、赤道軸長E、條嵴寬度以及孔穴密度，觀察記錄各花粉的外壁紋飾特點(diǎn)和萌發(fā)器官。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

每種花粉測量20粒，求平均值，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差。以(PxE)表示花粉粒大小，P／E值表示花粉粒的形狀(P／E>2表示花粉粒為超長球形，P／E為1.14～2表示花粉粒為長球形)。

應(yīng)用SAS(Statistical Analvsis System)軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)法(DMRT法)進(jìn)行多重比較，在а=0.05水平進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 花粉形態(tài)特征比較

觀察結(jié)果表明，6種枇杷屬植物的花粉均是長球形。從花粉大小來看，橢圓枇杷的花粉粒最大，普通枇杷和臺(tái)灣枇杷次之，臺(tái)灣枇杷恒春變型，櫟葉枇杷，大渡河枇杷相對較小。從條嵴寬度來看，橢圓枇杷的條嵴寬度最大，與其他5個(gè)枇杷屬種類達(dá)到了顯著水平；櫟葉枇杷次之，其表面的條嵴表現(xiàn)為較寬，2者的差別主要表現(xiàn)在：橢圓枇杷的條嵴隆起不明顯，而櫟葉枇杷的條嵴則隆起明顯。普通枇杷、臺(tái)灣枇杷和臺(tái)灣枇杷恒春變型表面的條嵴相對較窄且隆起不明顯(表1)。

此外，枇杷屬花粉粒表面均分布有大小、疏密不等的孔穴，部分較大的形成穿孔，未形成穿孔的則呈小穴狀；孔穴密度以橢圓枇杷花粉為最大，達(dá)到3.08個(gè)·μm^-2，而普通枇杷僅有1.58個(gè)·μm^-2相差近2倍，達(dá)到了顯著水平(表1)。

2.2 花粉外壁紋飾和萌發(fā)器官

從花粉外壁紋飾來看，6種枇杷屬植物花粉的外壁均具條嵴，嵴洼處散生有覆蓋層穿孔，屬于條紋一穴狀紋飾，但條嵴及穿孔的形態(tài)和分布差異明顯。

2.2.1 櫟葉枇杷 花粉粒表面密布小孔穴，圓形或近圓形，基本都形成穿孔。條嵴寬而密，隆起明顯，分叉較多，走向不規(guī)則，呈放射線分布(圖版－1，2)。

2.2.2 大渡河枇 杷花粉粒表面密布小孔穴，圓形或近圓形，部分孔穴較稀疏，淺而小，未形成穿孔.

2.2.5 臺(tái)灣枇杷恒眷變型 花粉粒表面稀疏分布有小孔穴，孔穴近圓形，小而淺，大部分都未形成穿孔。條嵴平坦，隆起不明顯，有分叉，在赤道面中部呈縱向平行(圖版－9，10)。

2.2.6 臺(tái)灣枇杷 花粉粒表面分布有小孔穴，孔穴分布不均勻，萌發(fā)溝附近孔穴分布較多，遠(yuǎn)離萌發(fā)溝則分而少。孔穴近圓形，部分孔穴未形成穿孔，呈淺小穴狀。條嵴較寬，隆起較明顯，有分叉，在赤道面中部呈縱向平行(圖版－11，12)。

6種枇杷屬植物花粉粒均具3條萌發(fā)孔，萌發(fā)孔沿極軸方向以等間距環(huán)狀分布，按照Erdtmant的NPC分類系統(tǒng)，屬于N₃P₄C₅型花粉。從花粉赤道面可見1～2條萌發(fā)溝，極面可觀察到3條，溝長可達(dá)兩極。

3 討 論

3.1 枇杷屬植物花粉形態(tài)的多樣性

掃描電鏡下，6個(gè)枇杷屬植物花粉性狀表現(xiàn)出豐富的多樣性，尤其是在外壁紋飾上差異明顯，突出表現(xiàn)在條嵴走向、隆起程度、寬度以及孔穴密度等方面。花粉粒大小也存在較大的差異。這說明枇杷屬植物花粉形態(tài)特征的差異可能具有重要的分類價(jià)值，但是否可以作為枇杷屬植物分類、鑒定的重要依據(jù)尚不明確。畢竟所檢測的6個(gè)枇杷屬植物僅占整個(gè)枇杷屬植物種類的1／5，這些形態(tài)特征的差異是否為特定種所擁有尚不能下結(jié)論。就目前而言，僅依靠孢粉學(xué)證據(jù)對枇杷屬種進(jìn)行分類是不可靠的。

3.2 大渡河枇杷的系統(tǒng)學(xué)位置的探討

1990年，章恢志等㈣首次發(fā)現(xiàn)大渡河枇杷，并通過比較大渡河枇杷、櫟葉枇杷和普通枇杷的形態(tài)、花粉特征以及莖皮、根過氧化物酶同工酶后認(rèn)為，大渡河枇杷可能是普通枇杷的始祖，并將大渡河枇杷作為櫟葉枇杷的變種發(fā)布。隨后，有學(xué)者提出了不同的觀點(diǎn)。筆者也利用RAPD和AFLP分子標(biāo)記技術(shù)對普通枇杷、櫟葉枇杷和大渡河枇杷3者之間的親緣關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：大渡河枇杷可能是普通枇杷和櫟葉枇杷的雜種起源類型。而掃描電鏡觀察結(jié)果表明：普通枇杷、櫟葉枇杷和大渡河枇杷花粉粒均呈長球形；但花粉表面紋飾差異明顯。其中大渡河枇杷的花粉大小、條嵴寬和孔穴密度均介于普通枇杷與櫟葉枇杷之間。看來孢粉學(xué)的觀察結(jié)果也是支持大渡河枇杷可能起源于普通枇杷與櫟葉枇杷的雜種的觀點(diǎn)。本課題組正在進(jìn)行這3個(gè)種(或變種)的互交，已得到一大批的雜交后代，下一步擬通過采用基因組原位雜交技術(shù)(GISH)來進(jìn)一步深入研究這3者之間的關(guān)系。

3.3 枇杷屬植物花粉形態(tài)的演化

正如前言所述，枇杷屬植物花粉形態(tài)特征的研究較少，因此，枇杷屬植物花粉的演化趨勢，目前仍未見有報(bào)道。Erdtman曾提出：被子植物花粉外壁紋飾的演化是由無結(jié)構(gòu)層(光滑)向穿孔(穴狀)發(fā)展，再由穿孔繼續(xù)演化成條紋狀類型；然而，不同的科屬其花粉外壁紋飾的演化趨勢存在不同，如山茶科花粉形態(tài)的演化趨勢為：花粉形狀從扁球形向近扁球形或球形演化；花粉大小從中等類型向小型演化；花粉紋飾從皺波狀或皺網(wǎng)狀或網(wǎng)狀向穴網(wǎng)狀及表面光滑演化。而與枇杷屬同屬于薔薇科的梨屬和桃亞屬中，在花粉外壁紋飾中，外壁紋飾簡單、條嵴呈平行狀、沒有穿孔或穿孔較小較少被認(rèn)為是較原始的性狀。但大多數(shù)研究均認(rèn)為花粉體積演化趨勢為：比較原始的被子植物花粉體積都是比較大的，由大到小而進(jìn)化。從花粉外壁飾紋來看，本研究所涉及的6種枇杷屬植物的花粉均屬于條紋一穴狀紋飾，差異主要表現(xiàn)在條嵴走向、隆起程度、寬度以及孔穴密度等方面，因此，這些性狀的演化順序目前尚無法推斷。然而，從花粉的大小來看，本研究觀察到橢圓枇杷花粉粒最大，普通枇杷、臺(tái)灣枇杷和櫟葉枇杷次之，而臺(tái)灣枇杷恒春變型和大渡河枇杷的花粉粒相對較小，這說明橢圓枇杷可能是最原始的類型，普通枇杷、臺(tái)灣枇杷和櫟葉枇杷可能是較原始的類型，而臺(tái)灣枇杷恒春變型和大渡河枇杷則可能是較進(jìn)化的類型。

4 結(jié) 論

利用掃描電鏡，首次對6種枇杷屬植物的花粉形態(tài)特征進(jìn)行了觀察，結(jié)果表明，6種枇杷屬植物的花粉粒均為長球形，具3條萌發(fā)溝，萌發(fā)溝以等間距環(huán)狀分布，屬于N₃P₄C₅型花粉。6種枇杷屬植物的花粉外壁屬于條紋一穴狀紋飾類型，外壁均具條嵴，嵴洼處散生有覆蓋層穿孔，但條嵴及穿孔的形態(tài)和分布差異明顯。基于花粉粒大小的演化順序，推斷橢圓枇杷可能是最原始的類型，普通枇杷、臺(tái)灣枇杷和櫟葉枇杷可能是較原始的類型，而臺(tái)灣枇杷恒春變型和大渡河枇杷則可能是較進(jìn)化的類型。

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