異裂菊屬花粉和葉表皮微形態掃描電鏡觀察研究

鄒蓉 蔣立全 何志紅 史艷財 唐健民 蔣運生

摘要：以異裂菊屬（Heteroplex Chang）5個種的花粉和葉片為試驗材料，采用掃描電鏡技術對其微形態特征進行了觀察分析。結果表明，異裂菊屬的5個種中，小花異裂菊、異裂菊、凹脈異裂菊、柳州異裂菊4個種的花粉為近球形，絹葉異裂菊為長球形;5個種外壁都有明顯的刺狀突起，小花異裂菊、絹葉異裂菊的刺長和刺基部直徑都較大;凹脈異裂菊和柳州異裂菊上表皮無腺毛或附屬物;絹葉異裂菊上表皮分布有較長、較密集的腺毛，小花異裂菊和異裂菊上表皮分布相對較少的附屬物;異裂菊屬植物葉下表皮紋飾集中在氣孔器周圍，呈輻射狀，氣孔器為橢圓形，內部紋飾為淺波狀;小花異裂菊下表皮無附屬物或腺毛，異裂菊則下表皮分布有乳狀附屬物;凹脈異裂菊、柳州異裂菊和絹葉異裂菊3個種下表皮分布有腺毛;異裂菊屬植物葉片表面微形態特征表現出良好的種間差異性。

關鍵詞：異裂菊屬（Heteroplex Chang）;表皮性狀;氣孔性狀;花粉性狀;分類學

中圖分類號：S682.1+1? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）16-0099-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.16.022? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： Using the pollen and leaves of Heteroplex Chang as the materials，scanning electron microscopy （SEM） was used to observe and analyze its micromorphological characteristics. The results showed that the pollen grains of H.microcephala， H.vernonioides， H.impressinervia and H.incana were subglobose， and H.sericophylla was prolate. There were obvious thorn prominence on the outer wall of the pollen of the five species， the thorn length and the base diameter of H.microcephala and H.sericophylla were the large， H.impressinervia and H.incana had no glandular hairs or appendages on the adaxial epidermis. H.sericophylla had longer and denser glandular hairs in the adaxial epidermis， while H.microcephala and H.vernonioides had appendages. The epidermis ornamentation of the leaves of Heteroplex was concentrated around the stomatal apparatus in a radial shape， the stomatal apparatus was elliptical， and the internal ornamentation was shallow wavy. There were no appendages or glandular hairs in the abaxial epidermis of H.microcephala， while emulsus appendages were distributed in the abaxial epidermis of H.vernonioides. Glandular hairs were distributed in the epidermis of H.impressinervia， H.incana and H.sericophylla. The micromorphological characteristics of the leaf surface showed good interspecific differences.

Key words： Heteroplexis Chang; leaf epidermi characters; stomatal characters; pollen characters; taxonomy

菊科異裂菊屬（Heteroplex Chang）是廣西的特有屬，1937年作為單種屬發表[1]，現該屬共有異裂菊（Heteroplex vernonioides Chang）、絹葉異裂菊（Heteroplex sericophylla Y.L.Chen）、小花異裂菊（Heteroplex microcephala Y.L.Chen）、柳州異裂菊（Heteroplexis incana J.Y.Liang）和凹脈異裂菊（Heteroplexis impressinervia J.Y.Liang）5個種[2]，民間常用于治療消化不良、脾虛、浮腫和小便不利等病癥。異裂菊屬是菊科下的一個植物屬，關于其在系統上的位置還有一定的爭議[1]。

花粉在植物生長發育過程中出現的最晚，生活期較短，受環境影響也較小，形態特征具有相對較好的穩定性，且花粉特征與其遺傳性高度相關，可為植物分類、演化、品種鑒定等研究提供證據[3，4]。此外，氣孔器的類型、數目、排列方式等相關性狀也是植物中較為穩定的性狀，對種、屬的鑒定及與之相關的系統發育研究都有幫助。因此，葉表皮的微形態研究也是分類和系統學中常用的方法[5，6]。近年來，異裂菊屬的研究有化學成分[7]、生物學特性[8]、遺傳多樣性[9]等方面，對花粉、葉表皮微形態這些更新的分類依據方面的研究鮮見報道。本研究將通過對異裂菊屬5個種的葉表皮和花粉的微形態特征的觀察和對比分析，為異裂菊屬的分類和系統學研究提供新的科學依據。

1? 材料與方法

1.1? 材料

試驗所用的小花異裂菊、凹脈異裂菊、柳州異裂菊、絹葉異裂菊和異裂菊5個種的花粉采自中國科學院廣西植物研究所種質資源圃。選擇生長健壯、無病蟲害的植株，于盛花期采集植株外圍中上部即將開放的花蕾，裝于紙質樣品袋中，置于裝有硅膠的封口袋中常溫保存。采集植株中上部的成熟葉片置于冰盒中，帶回實驗室進行掃描電鏡觀察。

1.2? 方法

1.2.1? 花粉掃描電鏡觀察? 采用殺菌的竹牙簽挑取少量花粉撒于粘有導電膠的樣品臺上，在離子濺射儀上進行真空噴金鍍膜，然后在掃描電鏡下進行觀察。選擇典型的、清晰的視野進行觀察、拍照。每份材料選取20粒有代表性的花粉粒，采用AxioVision Rel.4.8軟件測量花粉的極軸、赤道軸、刺長以及刺基部直徑。

1.2.2? 葉表皮掃描電鏡觀察及統計? 先用毛筆輕輕擦去葉片表面塵埃，在葉脈中部相同位置各取2 mm×2 mm大小樣品。先置于95%乙醇溶液中反復振蕩清洗，接著用100%乙醇進行脫水處理。待乙醇完全蒸發后，將葉片黏于雙面膠上，固定于樣品臺上，真空鍍膜后置于掃描電鏡下觀察、拍照。采用AxioVision Rel.4.8軟件測量氣孔長、氣孔寬等指標。

2? 結果與分析

2.1? 異裂菊屬花粉大小及外壁紋飾

異裂菊屬的5個種中（表1），絹葉異裂菊的極軸最長，為32.89 μm，異裂菊的最短，為22.10 μm;小花異裂菊的赤道軸最長，為25.02 μm，柳州異裂菊的最短，為21.04 μm;小花異裂菊、異裂菊、凹脈異裂菊、柳州異裂菊4個種的極軸與赤道軸之比（P/E）分別為1.04、1.02、1.04、1.11，屬于近球形（0.88

2.2? 葉表皮掃描電鏡特征

根據電鏡掃描結果（表2）可知，異裂菊屬植物葉上表皮具有以下基本微形態特征：①上表皮光滑或粗糙，具有條狀、粗條狀初級蠟質紋飾。②細胞輪廓清晰或不清晰，少部分有腺毛、枝狀突起及乳狀突起。根據上表皮有無腺毛或附屬物，5個種可分為兩大組：凹脈異裂菊和柳州異裂菊為一組，這2個種上表皮無腺毛或附屬物;小花異裂菊、異裂菊和絹葉異裂菊可分為另一組，這3個種中，絹葉異裂菊分布有較長、較密集的腺毛，小花異裂菊和異裂菊分布的附屬物的長度和密度都相對較少。

由表3可知，異裂菊屬植物葉下表皮紋飾集中在氣孔器周圍，呈輻射狀;氣孔器為橢圓形，內部紋飾為淺波狀，除異裂菊外，其他4個種的外拱蓋表面光滑;氣孔長為17.06～26.81 μm，氣孔寬為12.02～15.35 μm，氣孔的長寬比為1.36～1.75，氣孔密度為83～198 個/mm2。小花異裂菊下表皮無附屬物或腺毛，異裂菊下表皮分布有乳狀的附屬物;凹脈異裂菊、柳州異裂菊和絹葉異裂菊3個種下表皮分布有腺毛，腺毛長215.45～407.18 μm，腺毛基徑為12.38～19.61 μm，腺毛密度為176～340 個/mm2。圖2為異裂菊屬5個種的葉表皮電鏡掃描形態特征。

3? 小結

根據花粉大小、外壁紋飾以及外壁光切面中基柱層結構和發育程度，菊科花粉可大致分為6個類型：①菊苣-蒲公英型，有粗大網狀紋飾（具脊型）;②紫菀型，有較密尖刺但不具基柱;③春黃菊型，有明顯的基柱，體積較小和錐狀刺;④風毛菊型，有發達的基柱，體積較大和短小鈍刺;⑤藍刺頭型，體積較大，基柱發達，外壁有新月彎曲和不明顯鈍小刺;⑥蒿屬，體積較小，有基柱，外壁有新月形彎曲和不發育的紋飾[10]。異裂菊屬植物花粉為近球形或長球形，外壁有刺狀突起，與春黃菊屬花粉相近。

花粉的進化趨勢：萌發溝是從單槽到3溝[11]，花粉形狀進化方向是舟形、縱長形（單溝）→球形、扁球形（具溝）→扁球型、圓球形→長球形[12]，表面紋飾演化趨勢為表面光滑→表面條紋狀、網狀→表面疣狀、刺狀[13]。異裂菊屬的5個種外壁都有明顯的刺狀突起，刺尖鈍圓;小花異裂菊、異裂菊、凹脈異裂菊、柳州異裂菊4個種的極軸與赤道軸之比（P/E）分別為1.04、1.02、1.04、1.11，屬于近球形（0.88

對異裂菊屬5個種的葉表皮微形態特征的掃描電鏡觀察結果進行分析，異裂菊屬植物的表面附屬物、初級蠟質紋飾、腺毛等特征有明顯差異。小花異裂菊上表皮分布有稀疏的枝狀附屬物，下表皮則無附屬物或腺毛分布;異裂菊上表皮分布有稀疏的乳狀附屬物，下表皮同樣分布有乳狀附屬物，且相對上表皮更為密集，其氣孔器外拱蓋表面紋飾較為粗糙;凹脈異裂菊和柳州異裂菊下表皮都分布有較長的腺毛，不同的是凹脈異裂菊上表皮紋飾較為光滑，細胞輪廓較為清晰，而柳州異裂菊上表皮紋飾較為粗糙，細胞輪廓不清晰;絹葉異裂菊與其他4個種具有明顯區別，其上表皮、下表皮都具有密集的、較長的腺毛，其上表皮紋飾較為粗糙。通過對異裂菊屬5個種植物葉表皮微形態特征的觀察和歸納，將其編制成如下分類檢索目錄：

總的來說，異裂菊屬植物葉片表面微形態特征較為豐富，表現出良好的種間差異性，這些特征可為該屬植物的分類鑒定、系統研究以及分類修訂等方面的研究提供重要參考。

參考文獻：

[1] 陳藝林.廣西特有和瀕危的異裂菊屬[J].廣西植物，1985，5（4）：337-343.

[2] 梁健英.異裂菊屬兩新種[J].廣西植物，1994，14（2）：126-129.

[3] 王開發，王憲增.孢粉學概論[M].北京：北京大學出版社，1983.

[4] 王伏雄.中國植物花粉形態[M].第二版.北京：科學出版社，1997.

[5] 李曼凌，廖晨陽，葉? 晨，等.傘形科山芹屬葉表皮微形態特征研究[J].西北植物學報，2017，37（8）：1540-1549.

[6] 張永增，孫文光，高彩珍，等.瑞香屬和蕘花屬（瑞香科）植物葉表皮特征及其分類學意義[J].植物分類與資源學報，2015，37（5）：493-512.

[7] 樊曉娜，林? 生，朱承根，等.小花異裂菊中的芳香類化學成分及其活性[J].中國中藥雜志，2011，36（1）：48-55.

[8] 王才明，黃仕訓，王? 燕.廣西特有保護植物——小花異裂菊生態生物學特性研究初報[J].廣西植物，1992，12（4）：355-358.

[9] 史艷財，鄒? 蓉，唐健民，等.廣西特有屬——異裂菊屬開花生物學及繁育系統特征[J].西北植物學報，2015，35（4）：824-829.

[10] 馬玉貞，蒙紅衛，桑艷禮，等.光學顯微鏡下松柏類和菊科花粉的分類、鑒定要點及生態意義[J].古生物學報，2009，48（2）：240-253.

[11] 韓? 雪，智穎飆，周忠澤，等.我國兩種特有瀕危榆樹的花粉形態及其地史意義[J].微體古生物學報，2010，27（1）：77-84.

[12] 劉紅昌，胡躍維，柴? 琨，等.何首烏不同種質花粉形態及進化趨勢研究[J].西北植物學報，2013，33（7）：1353-1367.

[13] 謝作成，郭巧生，邵清松，等.杭菊5個新栽培類型及傳統型藥用菊花花粉形態比較研究[J].中國中藥雜志，2008，33（21）：2556-2559.