华南苦苣苔植物花粉形态的补充研究

洪 欣， 马 文， 徐双双， 林德樟， 周守标,2， 温 放

(1. 安徽师范大学 生命科学学院，安徽 芜湖 241000；2. 安徽师范大学 环境科学与工程学院，安徽 芜湖 241003；3. 广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室(广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所)，中国苦苣苔科保育中心，广西 桂林 541006)

华南苦苣苔植物花粉形态的补充研究

洪 欣1,3， 马 文1， 徐双双1， 林德樟1， 周守标1,2， 温 放3

(1. 安徽师范大学 生命科学学院，安徽 芜湖 241000；2. 安徽师范大学 环境科学与工程学院，安徽 芜湖 241003；3. 广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室(广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所)，中国苦苣苔科保育中心，广西 桂林 541006)

对华南苦苣苔植物9个属16个种的花粉进行了扫描电镜的观察和研究.结果显示其花粉形态大多为长球形，少数呈圆球形、超长球形，外壁纹饰为网状纹饰、疣状纹饰、粗糙纹饰、颗粒-穿孔纹饰和刺状-穿孔纹饰.研究结果表明，花粉外壁纹饰特征在苦苣苔科的分类与系统研究方面可能具有较大价值.

苦苣苔科；花粉形态；外壁纹饰

引 言

我国苦苣苔科分类一直沿用王文采先生建立的分类系统[1-4]，随着分子系统学的不断深入，该科属间以及种间进行了一系列大范围的检验和修订：如在小型属、单型属中，大都不是单系起源的[5]，此外多个大属都是多系起源[6-7]：多起源的原唇柱苣苔属ChiritaBuch.-Ham.exD.Don中，唇柱苣苔属麻叶唇柱苣苔组sect.Chirita大部分物种和原单种属密序苣苔属HemiboeopsisW.T.Wang归并入南洋苣苔属HenckeliaSpreng.[8-11]；多起源的原文采苣苔属WentsaiboeaD.Fang&D.H.Qin中天等文采苣苔W.tiandengensisYanLiu&B.Pan、原细筒苣苔属LagarosolenW.T.Wang中所有的种、原长蒴苣苔属DidymocarpusWall.部分物种和四个单型属原长檐苣苔属DolicholomaD.Fang&W.T.Wang、朱红苣苔属CalcareoboeaC.Y.WuexH.W.Li、方鼎苣苔属ParalagarosolenY.G.Wei、世纬苣苔属TengiaChun一起归并入新修订的石山苣苔属PetrocodonHance中[12]；而新的广义马铃苣苔属Oreocharissensulato则包括了原直瓣苣苔属AncylostemonCraib、原狭义粗筒苣苔属Briggsias.str.、原短檐苣苔属TremacronCraib、原金盏苣苔属Isometrum4Craib、原后蕊苣苔属OpithandraBurtt、原瑶山苣苔属DayaoshaniaW.T.Wang等大部分原我国特有的小型属和单型属[13].重新修订后的系统中，中国植物中苦苣苔科58属减少为39个[14]，同时基于近年新发表的凹柱苣苔属LitostigmaY.G.Wei,F.Wen&M.Møller[15]和重新提升的光叶苣苔属GlabrellaMich.Møller&W.H.Chen[16]对苦苣苔科再一次作了重新修订，划分为40属.

我国是旧世界苦苣苔资源大国[17]，而我国苦苣苔科分布中心在华南至西南的石灰岩岩溶地区，该地区是许多属的起源和分布中心，这一区域的许多种类具有着分布范围狭窄，特有性极强的科学研究价值而成为目前研究的热点[3-4]，而其花粉形态因其保守性也作为属种间的鉴定依据相继被报道.曹明报道了我国3个特有属3个种植物的花粉情况[18]，随后又报道了广西8属11种苦苣苔科植物花粉形态[19]；严志坚[20]，鲁银银[21]先后对长蒴苣苔属花粉形态展开了研究；同时后蕊苣苔属[22-23]、唇柱苣苔属[24]花粉形态也被报道.这些研究都表明花粉特征在苦苣苔科的分类与系统研究方面可能具有较大价值.本文对中国苦苣苔科新系统下的9个属(包括2010年才发表的凹柱苣苔属)16个种的花粉进行了扫描电镜的观察，为从花粉形态的角度探讨华南苦苣苔科植物的系统与分类学问题提供线索和证据.

1 材料与方法

本研究使用的苦苣苔科花粉材料采自广西植物研究所中国苦苣苔科保育中心(GCCC)保育温室(详见表1).于花期采集新鲜花粉固定，花粉样品的制作按照Erdtman的醋酸酐分解法[25]，将花粉均匀粘在黑色双面胶上，真空镀膜仪喷金，然后用HITA-CHIS-800扫描电镜扫描观察.所有材料由广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所韦毅刚鉴定.凭证标本保存在广西植物标本馆(IBK).

表1 孢粉研究材料及相关信息Table 1 Information of materials for palynology

在电镜视野中随机选取8-15粒花粉，测量极轴、赤道轴长度，统计萌发沟的数量、沟长、沟宽，沟间距，网眼长和网眼宽，网脊形状及宽度，观察极面观、纹饰等并进行描述，重复30次.对相关指标测量后，利用方差分析计算各指标在种水平上的差异性，剔除差异不显著的指标，花粉形态有关描述术语参考Luegmayr[26]，宋之琛[27]的方法计算相关指数：

花粉大小指数：P×E；其中，值>350为中等大小，值<350为比较小的体积.

花粉形状指数：P/E；其中，值为>2为超长球形，1.33-2的为长球形，1.14-1.33 的为近长球形，0.88-1.14的为圆球形，0.75-0.88的为近扁球形，0.50-0.75的为扁球形，<0.50的为超扁球形.

网眼大小：网眼长×网眼宽.

网纹指数：脊宽/网眼长；其中，值>1为宽网脊，<1为窄网脊.

2 观察结果

研究的9个属16个种的花粉形状多为长球形，少数呈圆球形和超长球形；极面观呈圆形、三裂圆形和圆状三角形；外壁纹饰则有多种类型，有网状纹饰、疣状纹饰、粗糙纹饰、颗粒-穿孔状纹饰和刺状-穿孔纹饰.

2.1 筒花苣苔属 Briggsiopsis K.Y.Pan

2.1.1 筒花苣苔Briggsiopsisdelavayi(Franch.)K.Y.Pan花粉粒轴长度(P)为29.36±0.41μm，赤道轴长度(E)为19.78±0.62μm，P×E> 350，中等大小；1.3

2.2 半蒴苣苔属 Hemiboea Clarke

2.2.1 翅茎半蒴苣苔Hemiboeasubcapitatavar.pterocaulisZ.Y. Li 花粉粒轴长度(P)为29.20±0.47μm，赤道轴长度(E)为14.61±0.11μm，P×E > 350，中等大小；1.3

2.3 凹柱苣苔属 Litostigma Y.G.Wei, F.Wen & M.Møller

2.3.1 凹柱苣苔LitostigmacoriaceifoliumY.G. Wei, F.Wen & M. Møller 花粉粒轴长度(P)为27.71±1.65μm，赤道轴长度(E)为19.10±1.68μm，P×E > 350，中等大小；1.3

2.4 广义马铃苣苔属Oreocharis sensu lato

2.4.1 融安直瓣苣苔Oreocharisronganensis(K. Y. Pan) Mich.Møller & A.Weber 花粉粒轴长度(P)为25.51±0.90μm，赤道轴长度(E)为13.88±0.41μm，P×E > 350，中等大小；1.3

2.4.2 广西粗筒苣苔Oreocharisstewardii(Chun) Mich.Møller & A.Weber 花粉粒轴长度(P)为29.41±0.34μm，赤道轴长度(E)为14.78±0.25μm，P×E > 350，中等大小；1.3

2.5 广义石山苣苔属 Petrocodon sensu lato

2.5.1 方鼎苣苔Petrocodonfangianus(Y. G. Wei) J. M. Li & Y. Z. Wang 花粉粒轴长度(P)为19.67±1.06μm，赤道轴长度(E)为18.10±1.68μm，P×E< 350，中等大小；P/E<1.1，为近圆球形(图版I：16)；外壁为网状纹饰(图版I：17)，网眼长(L)为0.35±0.08μm，网眼宽(W)为0.24±0.08μm，网脊宽度(D)为0.25±0.04μm，网脊上布点状突起，D/L< 1，为窄网脊；极面观呈圆状三角形(图版I：18).

2.5.2 河池细筒苣苔Petrocodonhechiensis(Y.G. Wei. Yan Liu & F.Wen) Y.G. Wei & Mich.Møller 花粉粒轴长度(P)为27.82±1.08μm，赤道轴长度(E)为14.68±1.17μm，P×E>350，中等大小；1.3

2.5.3 全缘叶细筒苣苔Petrocodonintegrifolius(D.Fang & L.Zeng) A.Weber & Mich.Møller 花粉粒轴长度(P)为19.47±0.62μm，赤道轴长度(E)为16.08±0.35μm，P×E<350，比较小；1.3

2.5.4 天等文采苣苔Petrocodontiandengensis(Yan Liu & B.Pan) A.Weber & Mich.Møller 花粉粒轴长度(P)为26.09±1.36μm，赤道轴长度(E)为16.41±0.66μm，P×E>350，中等大小；1.3

2.6 异裂苣苔属Pseudochirita W.T. Wang

2.6.1 粉绿异裂苣苔Pseudochiritaguangxiensisvar. glauca Yan Liu & Y.G. Wei 花粉粒轴长度(P)为26.15±0.65μm，赤道轴长度(E)为14.31±0.38μm，P×E>350，中等大小；1.3

2.7 蛛毛苣苔属 Paraboea (Clarke) Ridley

2.7.1 蛛毛苣苔Paraboeasinensis(Oliv.) Burtt 花粉粒轴长度(P)为29.30±1.09μm，赤道轴长度(E)为16.64±0.50μm，P×E>350，中等大小；1.3

2.7.2 锈色蛛毛苣苔Paraboearufescens(Franch.) Burtt. 花粉粒轴长度(P)为20.91±0.05μm，赤道轴长度(E)为12.56±0.25μm，P×E>350，大小；1.3

2.7.3 垂花蛛毛苣苔ParaboeanutansD. Fang & D. H. Qin 花粉粒轴长度(P)为22.43±0.76μm，赤道轴长度(E)为14.79±1.71μm，P×E<350，比较小；1.3

2.7.4 白花蛛毛苣苔Paraboeaglutinosa(Hand.-Mazz.) K.Y. Pan 花粉粒轴长度(P)为14.72±0.21μm，赤道轴长度(E)为9.13±0.16μm，P×E<350，比较小；1.3

2.8 石蝴蝶属 Petrocosmea Oliv.

2.8.1 中华石蝴蝶PetrocosmeasinensisOliv. 花粉粒轴长度(P)为17.65±0.22μm，赤道轴长度(E)为8.56±0.42μm，P×E<350，比较小；P/E>2，为超长球形(图版II：43)；外壁为疣状纹饰，表面有颗粒突起(图版II：44)；极面观呈圆形(图版II：45).

2.9 旋蒴苣苔属 Boea Comm.ex Lam.

2.9.1 地胆旋蒴苣苔BoeaphilippensisClarke 花粉粒轴长度(P)为20.61±0.37μm，赤道轴长度(E)为12.20±0.73μm，P×E<350，比较小；1.3

3 讨论

本文对中国苦苣苔科9个属16个种的植物的花粉形态进行了扫描电镜的观察.在扫描电镜下花粉的极面观三裂圆形、圆形、圆状三角形，花粉形态大多为为长球形，少数呈近圆球形、超长球形.从上述观察结果中可以发现这些特征在所研究的种类中都有代表，说明了花粉的极面观和花粉形态在苦苣苔科的分类中并不具有代表性.花粉的外壁纹饰有网状纹饰、疣状纹饰、粗糙纹饰、颗粒-穿孔纹饰、刺状-穿孔纹饰，从图版中可以看出即使同为网状纹饰，在它们的网脊宽窄、平滑与否，网眼形状、大小等方面都有区别.这些结果表明花粉的外壁纹饰具有重要的系统分类学价值.

3.1 属内关系

3.1.1 蛛毛苣苔属 在电镜下我们观察到蛛毛苣苔、锈色蛛毛苣苔、垂花蛛毛苣苔、白花蛛毛苣苔这四种植物花粉粒形状有相似性，都呈长球形，但反观其表面纹饰就存在很大差异.蛛毛苣苔外壁为网状纹饰，网眼大，分布比较均匀，网眼形状大都呈圆形，窄网脊，网脊光滑；锈色蛛毛苣苔外壁纹饰为疣状纹饰；垂花蛛毛苣苔和白花蛛毛苣苔外壁纹饰为粗糙纹饰且都具有不规则雕纹和穴眼.由此可见，同一属内不同种的花粉粒在外壁纹饰上存在较明显的差异，为其在花粉形态角度分类提供了参考依据，花粉表面纹饰的变化结合宏观形态学可用作蛛毛苣苔属下等级的划分.

3.1.2 石山苣苔属 在电镜观察下可以看出全缘叶细筒苣苔的外壁为粗糙纹饰，天等文采苣苔的外壁为颗粒-穿孔纹饰，方鼎苣苔、河池细筒苣苔的外壁为网状纹饰，但它们两个的网状纹饰也存在着很多差异.相同点：两个种的花粉粒都为窄网脊；不同点：a.网眼的大小及形状.河池细筒苣苔花粉粒网眼较大，形状大都不规则；方鼎苣苔花粉粒网眼较小，几乎都呈圆形.b.网脊.河池细筒苣苔花粉粒的网脊平滑，方鼎苣苔花粉粒网脊不光滑，上面布有点状突起.原狭义的石山苣苔属仅包括一种一变种，修订之后的广义石山苣苔属含27种(包括近期发表的10个种)，其宏观形态(营养器官和生殖器官等)变化万千，但相对于宏观形态而言，花粉表面纹饰等微观形态是一个进化中的保守性状，相似的网状纹饰表明供试的4个种亲缘关系上较近，可能来源于共同的祖先.为了进一步适应特化了的喀斯特石山微生境使得宏观性状发生了较大的变化，但保守的微观性状仍保持了一定的稳定性.所以，在同一属内，不同种的花粉外壁纹饰都存在一定的差异，也可结合分子证据对广义石山苣苔属的属下等级进行划分.

3.2 属间关系

融安直瓣苣苔原属于直瓣苣苔属，广西粗筒苣苔原属于狭义粗筒苣苔属.根据分子学证据表明这两个属被重新划分到新的广义马铃苣苔属[7,28].本文对其花粉形态的观察也发现这两个属内种的花粉形态有很大的相似性：花粉形状都为长球形；极面投影都为圆形；表面纹饰都为网状纹饰；网纹都为窄网脊；网眼分布的疏密也相似.研究结果支持将融安直瓣苣苔和广西粗筒苣苔分别从直瓣苣苔属和狭义粗筒苣苔属分出，在分类处理上归入马玲苣苔属.

方鼎苣苔原属方鼎苣苔属，天等文采苣苔原属原文采苣苔属，河池细筒苣苔和全缘叶细筒苣苔原属原细筒苣苔属，后来这三个属四个种被重新划分到新修订的广义石山苣苔属.根据本文的实验结果发现这三个属四个种的花粉形态还存在一定的差异：方鼎苣苔花粉形状呈圆球形，其它三个种花粉形态呈圆形；方鼎苣苔花粉极面观呈圆状三角形，而其它三个种花粉极面观呈圆形；方鼎苣苔和河池细筒苣苔外壁为网状纹饰，网纹都为窄网脊，但网眼的形状大小、分布、疏密有很大差异，天等文采苣苔外壁为颗粒-穿孔纹饰，全缘叶细筒苣苔外壁为粗糙纹饰.因此对于基于分子系统学的新分类系统，从花粉表面纹饰分析的角度看，尚存在进一步进行属下等级花粉的可能，这还需要进一步的实验论证.

实验材料大部分的花粉形态其属间差异是非常明显的，但还有一些属间花粉形态有很大的相似性.从花粉电镜扫面图上可以发现广义马铃苣苔属与半蒴苣苔属具有很多相似性：花粉大小均为中等；形状都为长球形；外壁纹饰都为网状纹饰；网眼分布的疏密，网眼的形状都极为相似.但是按照传统经典形态分析，两属之间的亲缘关系较远，因此对于这两个属的系统位置可以从分子系统分类的角度进一步研究其之间是否有一定的亲缘关系.

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The Supplementary Study on Pollen Morphology of Gesneriaceae From Southern China

HONG Xin1,3, MA Wen1, XU Shuang-shuang1, LIN De-zhang1, ZHOU Shou-biao1,2, WEN Fang3

(1. College of Life Sciences, Anhui Normal University， Wuhu 241000,China；2. College of Environmental Science and Engineering, Anhui Normal University, Wuhu 241003, China; 3. Gesneriad Conservation Center of China, Guangxi Institute of Botany, Guangxi Zhuang Autonomous Region and the Chinese Academy of Sciences, Guilin 541006, China)

Pollen morphology of some species of Gesneriaceae from Guangxi were examined under scanning electron microscope (SEM). The most of pollen grains’ shape is prolate, a few is sculptured or perprolate, but the exine sculpture of pollen grains has more types: reticulate， verrucate， scabrate， granulate-perforate and microechinate-perforate. The type of sculpture may have some significancesin the systematic arrangement of Gesneriaceae.

Gesneriaceae; pollen morphology; exine sculpture

10.14182/J.cnki.1001-2443.2015.05.012

2015-04-24

国家自然科学基金(31260038，31460159)；安徽省高校生物环境和生态安全重点实验室专项基金(2004sys003)；科学装置-中国野生生物种质资源库野生植物种质资源的调查与保存(WGB-1411)，安徽师范大学研究生科研创新与实践项目(2014-095)资助.

洪欣(1989-)，男，江苏苏州人，博士研究生；马文与洪欣为并列第一作者，通讯作者：周守标(1963-)，男，安徽和县人，教授，博士.

洪欣，马文，徐双双，等.华南苦苣苔植物花粉形态的补充研究[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2015，38(5)：446-473.

Q

A

1001-2443(2015)05-0466-08