12种柳属植物花粉显微鉴定研究

任伟超 徐姣 孙伟 刘美琦 于欣欣 王思嘉 马伟

摘要：对12种柳属植物花粉形态特征进行电镜扫描并比较分析。柳属植物花粉的极面观均为三裂圆形，赤道面观以多数椭圆形为主，萌发孔类型为三沟，极轴长的范围为（18.80±1.09）～（31.07±1.51） μm，赤道轴的范围为（11.20±1.16）～（16.93±0.47） μm。本研究分析了12种柳属植物的花粉形态，为柳属植物形态鉴定和资源开发利用提供参考依据，为揭示柳属植物遗传多样性奠定基础。

关键词：柳属;花粉;显微形态;电镜扫描

中图分类号：S792.120.1 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）12-0085-05

收稿日期：2020-10-28

基金项目：国家中医药管理局全国中药资源普查项目（编号：GZY-KJS-2018-004）;黑龙江中医药大学优秀创新人才领军人才项目（编号：2018RCL09）。

作者简介：任伟超（1989—），男，黑龙江哈尔滨人，博士研究生，研究方向为中药资源学。E-mail：lzyrenweichao@126.com。

通信作者：马 伟，博士，研究员，主要研究方向是药用植物生物工程。E-mail：mawei@hljucm.net。

柳属（Salix）是杨柳科（Salicaceae）中最大的一個属。柳属种类繁多，约有520多种，主产北半球温带地区，少量分布在南美洲和非洲的南部[1-3]。柳属的垂直分布广泛，从平原至海拔4600 m均有分布[4]。自然条件下柳属受周围环境及杂交的影响，很容易发生种间甚至属间的杂交，具有丰富的遗传多样性[5]。黑龙江省柳属最新调查数据是2010年王东超在黑龙江松花江哈尔滨段、阿什河、带岭、大小兴安岭等地采集到30种柳属，包括五蕊柳组2个种，三蕊柳组2个种，柳组4个种，黄花柳组5个种，粉枝柳组3个种，蒿柳组4个种，沼柳组1个种，细柱柳组1个种，筐柳组1个种[6]。

柳属植物不仅广泛应用于园林绿化，还有多种用途，药用历史悠久。李时珍在《本草纲目》中记载：柳为本经下品，其性苦寒、无毒，可治疗，可治疗风水黄疽、疮痈肿痛、痰热淋疾、湿痹等疾症[7]。柳树作为药用主要是以垂柳的根及须根、枝、叶、花、具毛的种子等入药[8]。柳属植物具有良好的解热镇痛、抗菌、抗炎、抗氧化、调血脂等作用[9]。近些年来，国内外学者对柳属植物不同部位的化学成分进行了深入的研究，从中获得的化学成分包括苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类等[10-19]。

目前，关于柳属的分类系统至今仍然存在争议，不同国家和地区仅存在相对认可的柳属分类系统。柳属植物分类困难，主要由于柳属植物花部形态简单，且可用于分类的特征少;雌雄异株，通常先花后叶，花和幼叶共存期短。因此，柳属的范围（即是否为一个自然类群）目前仍然有较大争议[20-21]。为了更好地开发和利用我国柳属植物资源，对其种间进行分类与鉴定的研究是必要和必须的。本研究对黑龙江省内分布的柳属种质资源进行了调查，通过对花粉的显微观察，系统地从微观角度，对所采集的柳属植物进行分类及鉴定，为分类困难的柳属寻找一种微观的分类方法，为柳属植物的种类鉴定提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究以12份雄株花序的花粉作为扫描电镜观察的材料，详见表1。

1.2 试验方法

本研究于2018年5月，分别在哈尔滨、伊春、塔河采集新鲜饱满雄株柳属花序，自然干燥。将干燥的花粉真空镀金，置于扫描电镜下观察，选取具代表性的性状如外壁雕纹等进行观察和拍照。

2 结果与分析

2.1 扫描电镜观察花粉性状分析

在电镜视野中随机选取20粒花粉颗粒，放大500倍可观察到分散的花粉颗粒，放大至3 500倍和10 000倍观察，测量、拍照和记录数据。12种柳属花粉扫描电镜观察得到的数据见表2，各种柳属花粉在扫描电镜下不同放大倍数的照片见图1。

2.2 柳属花粉粒外形

扫描电镜下观察花粉粒形状为扁圆球形至长球形，多数处于近长球形，赤面观为三裂圆形，极面观为椭圆形或近圆形;具有三沟或三拟沟，沟长几乎达到两极，末端极尖或纯圆，有沟膜，具有明显的颗粒状纹饰。扫描电镜观察花粉外壁纹饰，12种柳属植物花粉的外壁均呈网状，网脊颗粒状或不规则，网脊具刺状突起;外壁具网状或粗网状纹饰，近沟处网眼变小，网状纹饰具有大小不等的网眼，网眼形状不规则且具颗粒状纹饰，花粉特征描述见表3。

2.3 柳属花粉粒大小

12种柳属花粉粒的极轴长（P）范围为（18.80±1.09）～（31.07±1.51） μm，P值最小的为杞柳，最大的为旱垂柳;赤道轴长（E）范围为（11.20±1.16）～（16.93±0.47） μm，E值最小的为白皮柳，最大的为深山柳;P/E值范围为1.06～2.25，P/E值最小的为朝鲜柳，最大的为白皮柳，则朝鲜柳为近球形，白皮柳为椭圆形;P×E值范围为220.52～548.90 μm2，不同种花粉粒大小差异较大，其中P×E 值最小的为杞柳，最大的为蒙古柳，则花粉体积最小的是杞柳，最大的是蒙古柳。各种花粉具体数据和外形描述如下。

金丝垂柳极轴长（26.00±2.48） μm，赤道轴长（13.10±1.75） μm，P/E值为1.99（1.79～2.70）。赤道面观为扁圆形，极面观为三裂圆形，三孔萌发沟并延伸达两极，沟长达20.33（16.50～26.50） μm，萌发沟深，沟宽为1.57（1.00～2.50） μm，沟间距为6.77（6.00～9.00） μm，沟内有细小的疣状凸起。表面为网状纹饰。

龙爪柳极轴长（25.75±0.92） μm，赤道轴长（12.03±1.42） μm，P/E值为2.14（1.87～2.75）。赤道面观为扁圆形，极面观为三裂圆形，三孔萌发沟并延伸达两极，沟长达20.75（17.00～25.50） μm，萌发沟浅，沟宽为1.38（1.00～2.00） μm，沟间距为5.56（4.00～7.00） μm，沟内有疣状凸起。表面覆盖网状纹饰。

3 讨论与结论

柳属植物具有重要的经济价值，广泛应用于园林绿化、制作手工艺品、防风固沙等方面。在形态学上，柳属植物雌雄异株、先花后叶、分布范围广、对环境适应性强、不同种之间的人为或自然杂交因素的影响，都使得柳属植物在物种鉴定上存在难度。因此，广大科研工作者一直专注于研究柳属植物不同部位鉴定差异的课题。

花粉形态具有遗传上的保守性，同物种上的变异程度较小。分类学家们将花粉形态的异同作为分类研究的重要参考[22-24]。植物花粉的形状、轮廓、外壁纹饰、萌发孔类型和特征及花粉壁结构等形态特征可为物种的鉴别提供重要的依据[25-26]。本研究对12种柳属材料的花粉形态特征进行扫描电镜研究。不同物种的花粉在扫描电镜下也有区别，具体为极面观均为三裂圆形，赤道面观以多数椭圆形为主，还有少量球形，如深山柳、朝鲜柳和粉枝柳。花粉大小为（15.0～34.0） μm×（9.5～30.5） μm，萌发孔类型为三沟。P/E值大多在1～2之间，但龙爪柳和白皮柳的P/E值大于2。这表明柳属植物各物种间花粉粒萌发孔的类型以及极面观等方面相似性较高。本研究结果与其他关于柳属植物花粉相关特征的研究结果[27-29]基本一致，表明柳属花粉形态保守性较高。本研究通过对柳属植物花粉显微鉴定分析，为柳属植物的准确鉴定及综合利用提供了一定的理论依据。

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