泡核桃主栽品种花粉形态研究

杨 鹏，冯 倩，徐 亮，张 雨，陆 斌

(1 云南农业大学园林园艺学院，昆明，650201；2 云南省林业和草原科学院，昆明，650201)

泡核桃(JuglanssigillataDode)又名深纹核桃、云南核桃，是胡桃科(Juglandceae)胡桃属(Juglans)植物，属我国特有种[1]，是经济林的重要组成部分。泡核桃源于我国西南地区，生长在海拔1 300～3 300 m山坡或山谷林中，种植历史已有几千年，嫁接历史至少在600年以上。泡核桃品质优良，营养丰富，适宜我国西南地区的自然生态条件，在云南、贵州、四川和西藏等地拥有丰富的种质资源，在长期的栽培过程中，选育出“娘青”“龙佳”“三台”“宁香”“姚新”“紫桂”和“大滑皮”等主栽品种[2]。

绝大多数开花植物会产生大量的花粉，而且花粉粒都是分开的，花粉作为植物遗传信息的携带者，因生存时期的传粉方式、生存环境、生活型等因素而使不同类型的植物花粉会形成一些独特而稳定的形态特征，而同一类群的植物花粉形态往往具有一定的相似性，在植物漫长的进化过程中，能够较好地保存下来[3-4]。因此，明晰泡核桃花粉的形态差异性，可了解泡核桃以往生活环境、气候，为今后泡核桃的系统进化、分门别类及亲缘关系研究奠定一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

于2021年4月在云南省楚雄彝族自治州大姚县内采集“龙佳”“三台”“宁香”“姚新”和“紫桂”5个泡核桃品种的雄花序(膨大末期、成熟未散粉)，于大理白族自治州漾濞彝族自治县和永平县采集“娘青”和“大滑皮”雄花序，带回实验室立即进行散粉。

1.2 自然干燥法

将采集的“娘青”“龙佳”“三台”“宁香”“姚新”“紫桂”“大滑皮”雄花序冲洗3次，分开平铺在硫酸纸上自然阴干，避免品种间花粉混杂，待花药散粉，用100目筛网筛将其花粉筛选出来，然后将花粉保存备用。

1.3 电镜观察

取7个品种适量的花粉，直接将花粉撒在粘有双面胶的样品托上，真空喷镀，置于ZEISS Sigma 300型扫描电子显微镜下观察，选取较为典型的花粉粒，在1 300倍下观察花粉的形状，在9 000倍下观察花粉萌发孔、外壁纹饰特点并拍照。

1.4 统计分析

将照片存入电脑后，结合电镜显微标尺，用Imagej图像分析软件分别测量花粉的极轴长、赤道轴长、萌发孔长和宽，计算出极轴长(P)/赤道轴长(E)及萌发孔的长/宽的比值，根据刘宁[5]等人对花粉形状类型的划分标准对7个泡核桃品种花粉粒的形状进行分类，数值用SPSS 19软件进行统计分析。

2 结果分析

如图1、图2和表1可知，在扫描电镜下可清楚地观察泡核桃花粉的形态，不同泡核桃品种的形态特征存在差异。不同泡核桃品种花粉的极轴长为39.21～50.90 μm，其中“大滑皮”花粉极轴较长，“娘青”“龙佳”“姚新”和“紫桂”花粉极轴较短，与“大滑皮”存在极显著差异；不同泡核桃品种花粉的赤道轴长为35.97～45.33 μm，其中“宁香”和“大滑皮”花粉赤道轴较长，“姚新”花粉赤道轴较短，与“宁香”和“大滑皮”存在极显著差异。

注：1、2、3分别为“娘青”花粉的形状、萌发孔及纹饰；4、5、6分别为“龙佳”花粉的形状、萌发孔及纹饰；7、8、9分别为“三台”花粉的形状、萌发孔及纹饰；10、11、12分别为“宁香”花粉的形状、萌发孔及纹饰。

注：1、2、3分别为“姚新”花粉的形状、萌发孔及纹饰；4、5、6分别为“紫桂”花粉的形状、萌发孔及纹饰；7、8、9分别为“大滑皮”花粉的形状、萌发孔及纹饰。

表1 7种泡核桃花粉的主要形态特征

根据中国植物花粉形态中定义，萌发孔的长轴为短轴的2倍以内，称为孔，本试验中，7种泡核桃花粉均属球面分布散孔。不同泡核桃品种花粉的萌发孔长轴为2.57～4.92 μm，其中“娘青”和“大滑皮”花粉萌发孔长轴较长，“姚新”和“紫桂”花粉萌发孔长轴较短，与“娘青”和“大滑皮”存在极显著差异；不同泡核桃品种花粉萌发孔短轴为1.94～4.57 μm，其中“娘青”“龙佳”和“大滑皮”花粉短轴较长，“姚新”和“紫桂”花粉的萌发孔短轴较短，与“娘青”“龙佳”和“大滑皮”存在极显著差异(见表2)。

表2 7种泡核桃花粉萌发孔的主要形态特征的多重比较

7种泡核桃品种花粉外壁均具有雕纹分子，根据《中国植物花粉形态》划分标准为颗粒状雕纹，颗粒状雕纹分布均匀，且较为密集，但不同品种间萌发孔的分布存在差异，外壁在孔处的变化很复杂，且颗粒状雕纹密度存在显著差异(见表3)。各种花粉具体数据和外形描述如下。

表3 7种泡核桃花粉纹饰的多重比较

“娘青”极轴长42.70 μm(40.06～45.04 μm)，变异系数为4.24%；赤道轴长39.59 μm(38.00～40.76 μm)，变异系数为2.99%；P/E值为1.08，属近球形。萌发孔的长轴为4.5 μm(3.91～4.92 μm)，短轴为4.04 μm(3.42～4.57 μm)，长/短值为1.12，属近圆形，表面纹饰为颗粒状雕纹，颗粒状雕纹分布均匀，密度为1.57个/μm2。

“龙佳”极轴长42.92 μm(40.81～45.62 μm)，变异系数为4.38%；赤道轴长39.40 μm(38.22～40.91 μm)，变异系数为2.79%；P/E值为1.09，属近球形。萌发孔的长轴为4.17 μm(3.89～4.37 μm)，短轴为3.67 μm(3.53～3.83 μm)，长/短值为1.14，属近圆形，表面纹饰为颗粒状雕纹，颗粒状雕纹分布均匀，密度为1.79个/μm2。

“三台”极轴长43.99 μm(42.23～44.77 μm)，变异系数为2.13%；赤道轴长39.64 μm(38.25～40.95 μm)，变异系数为2.66%；P/E值为1.11，属近球形。萌发孔的长轴为3.55 μm(3.34～3.98 μm)，短轴为3.03 μm(2.66～3.42 μm)，长/短值为1.18，属椭圆形，表面纹饰为颗粒状雕纹，颗粒状雕纹分布均匀，密度为1.61个/μm2。

“宁香”极轴长44.59 μm(43.43～46.86 μm)，变异系数为2.71%；赤道轴长41.12 μm(39.50～41.92 μm)，变异系数为2.11%；P/E值为1.08，属近球形。萌发孔的长轴为3.41 μm(2.79～4.45 μm)，短轴为2.93 μm(2.63～3.44 μm)，长/短值为1.16，属椭圆形，表面纹饰为颗粒状雕纹，颗粒状雕纹分布均匀，密度为1.72个/μm2。

“姚新”极轴长41.42 μm(39.21～44.79 μm)，变异系数为5.87%；赤道轴长37.88 μm(35.97～39.45 μm)，变异系数为3.81%；P/E值为1.09，属近球形。萌发孔的长轴为2.83 μm(2.57～3.09 μm)，短轴为2.24 μm(1.94～2.43 μm)，长/短值为1.27，属椭圆形，表面纹饰为颗粒状雕纹，颗粒状雕纹分布均匀，密度为1.77个/μm2。

“紫桂”极轴长42.45 μm(39.82～46.48 μm)，变异系数为5.30%；赤道轴长38.70 μm(36.28～41.56 μm)，变异系数为4.86%；P/E值为1.10，属近球形。萌发孔的长轴为3.17 μm(2.92～3.52 μm)，短轴为2.60 μm(2.44～2.69 μm)，长/短比值为1.22，属椭圆形，表面纹饰为颗粒状雕纹，颗粒状雕纹分布均匀，密度为1.82个/μm2。

“大滑皮”极轴长42.45 μm(39.82～46.48 μm)，变异系数为5.30%；赤道轴长38.70 μm(36.28～41.56 μm)，变异系数为4.86%；P/E值为1.10，属近球形。萌发孔的长轴为4.27 μm(4.05～4.51 μm)，短轴为3.60 μm(3.27～3.88 μm)，长/短值为1.19，属椭圆形，表面纹饰为颗粒状雕纹，颗粒状雕纹分布均匀，密度为1.82个/μm2。

3 讨论

前人研究表明，在花粉演化过程中，随时间推移，花粉体积从大向小演化[6-7]，花粉形态以三沟粉→三孔粉→三沟孔粉→多孔粉转变[8-10]，花粉表面纹饰的演化趋势为表面光滑→表面具小穴、小沟状雕纹→粗糙并具疣状纹饰→表面颗粒状→表面网状的分类原则[11-12]。观测的7个泡核桃品种均具有萌发孔，属球面分布的散孔，孔的周边花粉外壁部分凸起较明显，花粉外壁纹饰颗粒状雕纹，这与同属新疆栽培的普通核桃(Juglansregia)花粉形态相似[13]，而核桃科山核桃属植物的花粉具有3个萌发孔，且均匀地分布在赤道面上，赤道面观呈现出椭圆形，极面观因品种不同呈现近圆形或三角形，美国薄壳山核桃花粉表面均呈瘤状纹饰[14]，浙江山核桃花粉表面呈颗粒状纹饰[15]。以此推断，泡核桃与新疆核桃演化程度较高，而山核桃演化程度较低，且因品种不同存在演化差异。

本试验中“三台”和“宁香”花粉形态特性之间存在差异但不显著，两者与“紫桂”存在显著差异，且不同类群间的花粉形态特性存在极显著差异，这与徐令文[16]等的研究分析结果相符合。表明植物花粉具有很强的稳定性和遗传保守性，通过花粉大小和形态上存在的特征，可以作为鉴定种和品种的重要依据。