文丨初八沒煩惱
編輯丨初八沒煩惱
利用光學顯微鏡和掃描電鏡對10種瘤果茶組植物進行葉表皮微形态和花粉形态觀測,并分别依據花粉特征和葉表皮特征進行聚類分析。
期望能為該組植物的系統演化、分類鑒定等提供必要依據,其中10種植物的花粉形态為重要調查。
10種植物的花粉形态和大小差異不大,為近球形、長球形或扁球形;極面觀為三裂近圓形或三裂近三角形。
而赤道觀面為橢圓形,極赤比為0.85~1.16,萌發孔類型為三孔型;外壁紋飾特征差異較顯著,為顆粒狀、皺溝狀或皺波狀至顆粒狀形态,有較為重要的分類價值。
山茶屬瘤果茶組微形态研究
山茶屬瘤果茶組因其“子房與果實表面具瘤狀突起”這一獨特形态特征而有别于其他組植物,是以貴州為分布中心向周邊省份擴散分布的類群。
1939年專家在四川省發現一種子房和果皮具有瘤狀突起的特異種,命名為瘤果茶;專家依據“蒴果果皮有瘤狀皺褶”這一獨特的形态建立了瘤果茶組。
從起初僅有6種,此後十年間又相繼報道了11種。随後通過對标本的觀測,将17個種歸并為6種和6變種。
1996年專家基于宏觀形态研究,重新确認了15個獨立的種。但由于瘤果茶組植物多生長在喀斯特山地,為狹域分布種,野外調查較為困難。
前人對該類群的分類處理都是基于館藏标本的進行宏觀性狀研究,缺乏多學科的分類學證據,一些分類學基本問題仍被遺留下來。
是以,補充該類群多學科資料有助于解決這些分類學問題。葉表皮微形态作為植物分類研究的證據之一,已廣泛應用在山茶屬植物的分類學研究中。
許多專家對瘤果茶組18種植物進行葉片解剖學、微形态和傅立葉紅外光譜研究分析,并建議恢複11個種的種級分類地位。
雖然該研究對該組植物做了較為詳細研究,但其所采集植物為同質園種植,缺少野外植株的多樣性和代表性。
是以,有必要繼續對野外居群進行葉表皮研究。而且花粉形态也是分類研究中的重要證據之一。
這次調查分析報道了瘤果茶組10種植物的花粉形态資料,并對10種植物進行葉表皮微形态研究。
以補充該組植物分類學研究中的微形态資料,為進一步理清瘤果茶組植物的種間界定和系統學研究提供參考資料。
在野外采集中,将新鮮花藥置于戊二醛中儲存,帶至實驗室進行電鏡掃描。随機選取完整花粉進行觀察、拍照。
使用ImageJ圖像軟體測量極軸及赤道軸長度等名額。用Excel2019統計資料,計算花粉極赤比。
花粉形态相關術語及分級标準參照韋仲新和王伏雄,根據極赤比将花粉的形狀分為5級,即超長球形、長球形、近球形、扁球形和超扁球形。
花粉粒大小及形狀特征、孢粉學分析
瘤果茶組的10種植物均為單花粉粒,萌發孔為三溝型并呈輻射對稱狀,極軸長在30.86~39.37μm間;赤道軸長在32.10~37.40μm間、極赤比為0.85~1.16。
根據花粉形态分類标準,除皺葉瘤果茶為扁球形和尖苞瘤果茶為長球形外,其餘8個種植物花粉均為近球形。
黎平瘤果茶和厚殼紅瘤果茶的極觀面為三裂正三角形,其餘8種植物的極觀面為三裂近圓形;花粉赤道觀面有2種,其中黎平瘤果茶和狹葉瘤果茶為梭形,其餘8種皆為橢圓形。
另外10種植物的外壁紋飾特征主要呈現出顆粒狀、皺溝狀或皺波狀至顆粒狀等形态,其中安龍瘤果茶、樂業瘤果茶和尖苞瘤果茶的外壁紋飾為皺波狀至顆粒狀。
曾氏瘤果茶、黎平瘤果茶、狹葉瘤果茶和皺葉瘤果茶4個種植物的外壁紋飾為顆粒狀,其餘厚殼紅瘤果茶、荔波紅瘤果茶和三江瘤果茶3種植物分外壁紋飾為皺溝狀紋飾。
但10個種的種間外壁紋飾差異顯著,網眼大小不一,形态也各不相同,這表明花粉外壁紋飾可作為瘤果茶組植物主要種間分類性狀之一,有着重要的分類價值。
根據花粉的外壁紋飾、赤道觀面、花粉形狀、大小等14個結構名額對10個種植物進行R型聚類分析。
在歐氏距離為4.5處時,10個植物被分為6類,例如黎平瘤果茶與狹葉瘤果茶最為接近,這二種植物花粉的外壁紋飾都具有顆粒狀和花粉赤道觀面為梭形梭形的特點。
這二種植物與樂業瘤果茶和曾氏瘤果茶共同組成一分支。厚殼紅瘤果茶與尖苞瘤果茶組成另一類。
當歐氏距離為15時,10種瘤果茶組植物分為2個類群,Ⅰ類由黎平瘤果茶、狹葉瘤果茶、樂業瘤果茶、曾氏瘤果茶、厚殼紅瘤果茶、尖苞瘤果茶、荔波紅瘤果茶和皺葉瘤果茶8個物種組成。
這些種擁有更短的赤道軸和萌發溝較長等特點;Ⅱ類由安龍瘤果茶和三江瘤果茶組成組成,兩種植物的花粉形态差異較小。
葉表皮形态特征、聚類分析
根據觀察,10種植物的葉表皮細胞形态呈現出多樣化,大緻可分為5類:無規則波型:表皮細胞為不規則形,大小不等,垂周壁式樣為波狀。
如狹葉瘤果茶和皺葉瘤果茶和荔波紅瘤果茶的上表皮細胞;曾氏瘤果茶、厚殼紅瘤果茶、荔波紅瘤果茶和狹葉瘤果茶的下表皮細胞。
無規則淺波型:表皮細胞為不規則形,大小不等,垂周壁式樣為淺狀,例如荔波紅瘤果茶的上表皮細胞以及安龍瘤果茶、尖苞瘤果茶和樂業瘤果茶的下表皮細胞。
不規則深波型:表皮細胞不規則形,大小不等,深波狀垂周壁,顯著加厚,在厚殼紅瘤果茶上表皮和三江瘤果茶上下表皮細胞與皺葉瘤果茶下表皮中發現。
無規則直曲形,表皮細胞無規則,但垂周壁樣式為直曲形,較為規整,僅在安龍瘤果茶、樂業瘤果茶和黎平瘤果茶的上表皮中發現。
多邊形、荔波紅瘤果茶上表皮和三江瘤果茶下表皮。通過ImageJ軟體對葉表皮細胞進行面積測量,每種植物測30個細胞,取平均值。
在上表皮細胞中,細胞截面積最小為厚殼紅瘤果茶,最大為樂業瘤果茶1036.77μm2,其中安龍瘤果茶與曾氏瘤果茶最為接近;細胞長寬比最大值為1.38,最小值為1.11。
對下表皮細胞進行分析,細胞截面積最小值的是厚殼紅瘤果茶,最大值的是皺葉瘤果茶,黎平瘤果茶與狹葉瘤果茶細胞大小最為接近;細胞長寬比最大為1.79,最小為1.19。
其中樂業瘤果茶和狹葉瘤果茶的下表皮細胞長寬比都是1.26,在實驗中發現有3種植物的表皮中有不同數量的腺體。
另外曾氏瘤果茶的下表皮有着較多的油腺,上表皮也有少量腺體;皺葉瘤果茶的上表皮有着少量的腺體,荔波紅瘤果茶的上、下表皮均存在較多的腺體。
通過對葉表皮的氣孔密度、氣孔指數、細胞形狀、垂周壁樣式等8個結構名額進行R型聚類分析,在歐氏距離為3時,10個植物分為6個類群。
其中樂業瘤果茶與三江瘤果茶為一分支,這2種植物在葉表皮細胞的上表皮細胞形态和細胞截面積都較為相似。
是以安龍瘤果茶、荔波紅瘤果茶、尖苞瘤果茶和黎平瘤果茶為一分支,表明其親緣關系較近;其餘四個種各成一分支。
當歐式距離為10時,10個種分為3個類群,其中安龍瘤果茶、荔波紅瘤果茶、尖苞瘤果茶、黎平瘤果茶、狹葉瘤果茶、曾氏瘤果茶、樂業瘤果茶、三江瘤果茶這8個種因更高的長寬比和相近的氣孔密度等特點聚為一類。
而厚殼紅瘤果茶因其有葉表皮細胞面積小且氣孔密度低特點單獨為一類;皺葉瘤果茶因下表皮細胞面積大和油腺點僅在上表皮特征為一類。
供試的10種瘤果茶組植物的花粉形态和葉表皮微形态在種間都有一定的差異性,在一定程度表明這些性狀對瘤果茶組的分類有一定的參考價值。
可以作為種間鑒定的依據之一,能在一定程度上彌補依靠宏觀性狀難以解決的分類問題。
然而,在野外調查中,我們發現瘤果茶組植物的種間分類問題較為複雜,種間雜交現象頻繁發生。
是以,應以居群為機關進行野外調查,并且采用多學科方法進行研究以解決該類群存在的分類學問題