基于形態分類和花粉粒亞顯微結構特征的金銀花農家品種鑒定

摘要： "通過研究花粉粒亞顯微結構特征，為評價忍冬種質資源、品種分類鑒定及優良品種選育提供依據。采用光學顯微鏡和掃描電鏡對金銀花農家品種植株、莖、葉、花和花粉及外壁雕紋進行形態分類鑒定，數據采用SPSS進行統計分析和評價。8個主流農家品種形態性狀特征及花粉粒形狀、萌發孔及外壁刺狀雕紋等均有一定差異。四季花植株桿冠明顯，北花1號灌叢狀，金銀花24號花蕾疏被柔毛，花粉粒呈球形，外壁具極密的刺狀雕紋；北花1號和四季花的花粉粒呈三角狀球形，外壁具密粗刺狀雕紋；大毛花莖枝及花蕾密被長柔毛，金銀花16號花蕾密被腺毛和針狀短毛，金銀花1號、金銀花15號及金銀花23號花粉粒呈鈍三角狀球形或類球形，外壁具稀疏刺狀雕紋。金銀花農家品種的花粉粒形態特征為品種分類和鑒定提供了孢粉學依據。

關鍵詞： 忍冬；品種；花粉粒；孔溝；掃描電鏡

中圖分類號： R284.1 文獻標志碼：A文章編號：1002-4026（2023）02-0001-07

開放科學（資源服務）標志碼（OSID）：

Identification of Lonicera japonica varieties based on morphological classification

and submicroscopic structure characteristics of pollen grains

LI Xiaojuan1a，1b，2， LU Heng1a，1b， LIU Wei1a，1b， LI Shengbo3， WANG Xiao1a，1b*

（1. a.Shandong Analysis and Test Center; b. School of pharmacy， Qilu University of Technology

（Shandong Academy of Sciences）， Jinan 250014， China; 2. Shandong Xiandai University，

Jinan 250104， China; 3. Shandong Yate Ecological Technology Co.， Ltd.， Linyi 276017， China）

Abstract∶ This study aimed to provide a basis for the evaluation of germplasm resources， variety classification and identification， and selection of excellent varieties for Lonicera japonica based on submicroscopic structure characteristics of pollen grains. Optical microscope and scanning electron microscope were used to classify and identify the plants， stems， leaves， flowers， pollens， and outer ornamentations of L. japonica varieties. The data were analyzed using statistical product and service solutions（SPSS）. There were certain differences in the morphological traits， pollen shapes， germinal apertures， and outer ornamentations of the eight L. japonica varieties. The stem and crown of the Sijihua plants were obvious， and the Beihua No.1 plants were bush-like. The buds of L. japonica No. 24 were sparsely pubescent. The pollen grains were spheres， with dense thorn-like ornamentations on the outer wall. The pollen grains of Beihua No.1 and Sijihua were triangular spheres， with dense， thick， thorn-like ornamentations on the outer wall. The stems， branches， and buds of Damaohua had dense， long pubescence. The buds of L. japonica No. 16 were densely covered， with glandular hairs and acicular hairs. The pollen grains of L. japonica No. 1， L. japonica No. 15， and L. japonica No. 23 were blunt triangular spheres or spheroids， with sparse， thorn-like ornamentations on the outer wall. The morphological characteristics of the pollen grains of L. japonica varieties provide a palynological basis for variety classification and identification.

Key words∶ Lonicera japonica Thunb.; variety; pollen grains; colporate; scanning electron microscopy

金銀花為忍冬科植物忍冬Lonicera japonica Thunb.的干燥花蕾或帶初開的花，具有清熱解毒、疏散風熱之功效[1]，在SARS和新型冠狀病毒感染等重大疫情中發揮了不可替代的重要作用。目前，國內外金銀花藥材市場需求量很大。金銀花產于山東、河南、河北等省，山東省是主產區[2]，主要分布在臨沂的平邑鄭城、費縣、蒙陰、莒南和菏澤市定陶區。山東產的主流品種包括了河南和河北的栽培品種，在長期自然選擇和人工篩選過程中，忍冬種質資源表現出顯著的多樣性。隨著農家品種的不斷更新，據作者實地調查，山東地區栽培較廣、面積較大的金銀花農家品種為大毛花、四季花、北花1號等16種，其中包括形不成規模，沒有推廣價值的小品種。有些農家品種性狀相似、種質混雜，難以分類和鑒定，給種質資源評價和優良品種選育帶來極大的挑戰。曲波等[3]、張芳等[4]、周潔等[5]曾對十年前的某些品種進行了花粉形態的觀察。近幾年隨著生產和科研工作的發展，岀現了一些新品種，更新了十年前的絕大多數品種，因此需要對新的品種進行分析與鑒定。本文運用掃描電鏡對當前主流品種進行亞顯微結構研究，旨在為金銀花品種梳理、分類鑒定和種質資源深入開發提供科學依據。

1材料和方法

1.1實驗材料

8個農家品種分別采自山東亞特忍冬種質資源基地（莒南）、平邑鄭城和菏澤市定陶區金銀花種植基地（表1），經山東中醫藥大學李建秀教授鑒定為忍冬Lonicera japonica Thunb.，憑證標本收藏于山東中醫藥大學標本室（SDCM）。實驗材料置麥克奧迪顯微鏡（LM-50）和德國蔡司掃描電鏡（SUPRATM 55）下觀察。

1.2方法

1.2.1花粉粒采集

每個農家品種觀察了20株，收集飽滿成熟花粉粒用于開展實驗研究，每個品種選3株，每株取3朵花的大白期花藥。

1.2.2觀察和測量

選取花粉粒，以常規法甘油醋酸做裝片，置顯微鏡下觀察，采用顯微量尺測量其極軸和赤道軸長度，記錄。每個品種測量30粒，花粉形態特征的觀察和描述參考文獻[6-8]中的名詞術語。采用SPSS 22軟件處理，分別求極軸和赤道軸的平均值。

1.2.3掃描電鏡下觀察花粉粒

分別從各品種花藥中取花粉粒10粒，均勻散在標本托雙面膠紙上，噴金鍍膜2 min，置熱場發射掃描電鏡下觀察花粉極面和赤道面。挑選典型的、有代表性的花粉，放大倍數由高倍（×5 000）到低倍（×1 100），待電壓穩定，調整焦距，照相并做圖版。

2結果與分析

金銀花不同農家品種花粉粒大小不同。極軸長金銀花1號最大，四季花最?。怀嗟垒S長金銀花23號最大，金銀花24號最?。幻劝l孔長北花1號最大，金銀花16號最小。所觀察的8個品種中極軸長、赤道軸長和萌發孔長相互間均有差異（表2）。

3檢索表

金銀花8個農家品種形態分類和花粉粒亞顯微結構特征檢索表如下。

1a.花蕾疏被柔毛；花粉粒球形；外壁具極密的刺狀雕紋……………………1. 金銀花24號

1b.花蕾被較多的柔毛和腺毛；花粉粒類球形、三角狀球形；外壁具密或稀疏的刺狀雕紋。

2a.花粉粒鈍三角狀球形或三角狀球形；外壁具密或較密的刺狀雕紋。

3a.植株灌叢形；花粉粒鈍三角狀球形；萌發孔孔溝型，溝明顯，內孔膜不外突……………………2. 北花1號

3b.植株小喬木形；花粉粒三角狀球形；萌發孔孔溝型，孔膜明顯外突……………………3. 四季花

2b.花粉粒類球形或鈍三角狀球形；外壁具稀疏的刺狀雕紋。

4a.花蕾密被長柔毛或腺毛；外壁具粗、細2種刺狀雕紋。

5a.莖、枝及花蕾密被長柔毛；花粉粒鈍三角狀球形；溝長，孔膜平坦……………………4. 大毛花

5b.莖、枝及花蕾密被腺毛和針狀短毛；花粉粒類球形；孔膜外突……………………5. 金銀花16號

4b.花蕾疏被柔毛和少量腺毛；外壁具1種刺狀雕紋。

6a.外壁具小刺狀雕紋……………………6. 金銀花1號

6b.外壁具粗刺狀雕紋。

7a.花粉粒類球形；溝寬，孔膜平坦……………………7. 金銀花15號

7b.花粉粒鈍三角狀球形；孔膜略凹陷……………………8. 金銀花23號

4討論

4.1花粉形態特征在品種分類和鑒定中的意義

花粉粒是種子植物繁殖器官雄配子體的核心部位，是雄配子體遺傳物質DNA形態學上的表現形式，很少受外界因子的影響，具有保守性、穩定性、不易變性。因此，花粉粒的形狀、大小、萌發孔的數量及形狀、外壁雕紋等在分類學上具有重要意義[9-17]?；ǚ坌螒B的研究有助于解決某些植物在分類系統上的地位問題，新屬或新種的發現有時也可以花粉的特征來證實[8]。本研究觀察的金銀花是忍冬L. japonica種群內的8個栽培農家主流品種，花粉粒均為三角狀球形或球形、具3萌發孔（3孔溝型）、外壁均具刺狀雕紋。8個品種可分為3種類型，金銀花24號花粉粒呈球形、3孔溝、孔膜不明顯，外壁具極密的刺狀雕紋；北花1號和四季花花粉粒呈鈍三角狀球形或三角狀球形、3孔溝、外壁具密的粗刺狀雕紋；大毛花、金銀花1號、金銀花16號、金銀花15號、金銀花23號花粉粒呈鈍三角狀球形或類球形、3孔溝、溝較寬、孔膜除金銀花16號外突，其他不明顯。品種間差異為品種的分類和鑒定提供了參考。

4.2萌發孔及其在金銀花品種分類鑒定中的意義

萌發孔是指花粉外壁上較薄的區域，通常是花粉萌發時花粉管伸出來的開口。萌發孔的形狀、結構、位置、數目及大小往往因科屬而有很大差異，即使在同屬不同種的花粉之間，也可以有變化。萌發孔一般分為2種類型：（1）溝（colpus）是長萌發孔，其長軸為短軸的2倍以上；（2）孔（porus）是短萌發孔，其長軸為短軸的2倍或更小或為圓形[8]。

本研究觀察的8個農家品種金銀花花粉粒均為三角狀球形或球形、具3個萌發孔，這是其穩定的共同特征。但在這些品種中，有的品種（如四季花、金銀花16號）明顯顯示了溝中央有1個圓形或長圓形孔，孔膜外突，孔膜的長軸與溝的長度同向，在長圓形孔膜兩端清楚地看到溝的空間。這是一種溝中有孔的復式萌發孔，在具復式萌發孔的花粉粒上，在溝的中央部分，往往具圓形或橢圓形的內孔（os），在這種情況下即稱為具孔溝（colporate）花粉[8]。金銀花的花粉則屬于這種復式“3孔溝”類型。金銀花24號、金銀花1號、金銀花15號溝較明顯，孔膜平坦，均能顯示孔溝型的特征。筆者認為，金銀花24號、金銀花1號和金銀花15號應屬孔溝型比較確切。本研究發現，不同品種表現出來的孔溝型有的溝較長或寬、有的孔膜外突或平坦。這些特征在同一品種內是穩定的，在品種間有差異，可為品種分類鑒定提供孢粉學依據。

4.3金銀花農家品種的認定

農家品種是藥農在長期栽培中，經過誘導馴化、人工選育與自然選擇相結合的產物和經驗總結，缺乏規范的認定標準。隨著新品種培育數量不斷增加，農家品種不斷更新，經實地考察發現，山東地區栽培較廣、面積較大的金銀花農家品種為大毛花、四季花、北花1號等8個主流品種（除了生產中的主流品種，還包括應用價值不大，沒有推廣意義的小品種），本研究中的農家品種包括了當前金銀花種植整個主流品種的全部。本研究對每個農家品種觀察了20株，對其植株冠形、莖枝、葉（形態、大小、葉緣和毛被類型、毛被疏密長短等）和花（花蕾形狀、花期、花大小、鮮花折干率）及花蕾被毛被類型、[JP2]疏密和長短等形態性狀特征進行系統的觀察（圖2，圖3），如大毛花、四季花和北花1號三大農家主流品種的冠形，四季花莖桿與樹冠分明，呈小喬木形（圖2（a）），大毛花及北花1號呈灌叢形（圖2（b））。大毛花和四季花首茬花期5月中旬，而北花1號首茬花期5月底，晚前者1周左右。大毛花和四季花鮮干折干率5[KG-*3]∶[KG-*3]1，而北花1號為4[KG-*3]∶[KG-*3]1。大毛花莖枝及花蕾密被長柔毛，故稱大毛花（圖3中1～2）。四季花一年開3～4茬花，故稱四季花。金銀花16號花蕾密被腺毛和針狀短毛（圖3中12），金銀花24號花蕾疏被柔毛或光滑（圖3中14）。這些特征是長期馴化與自然選擇的結果，是遺傳因子形態性狀特征的展示，在品種內性狀穩定，不同品種間存在一定差異。本文首次將形態學特征與花粉粒亞顯微結構特征相結合，為藥農品種選育提供了孢粉學的重要科學依據。

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