唐光大，吳海求，莊雪影

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，廣東 廣州 510640))

杜鵑花屬是杜鵑花科最大的屬，全世界約1 000種，中國有571種，其中409種為特有種[1].中國西南是世界最大的杜鵑分布中心和多度中心，野生杜鵑資源豐富，具有很高的開發(fā)利用價(jià)值.杜鵑花屬植物種類多、分布廣、變異大，分類問題復(fù)雜[2]，特別是存在普遍的自然雜交現(xiàn)象，因此，有些學(xué)者提出自然雜交可能在杜鵑花屬的物種進(jìn)化和物種形成方面起著重要的推動(dòng)作用[3,4].由于杜鵑花屬種間內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部形態(tài)形狀存在交叉重疊，在亞屬、組的界定，尤其是種的確定上存在較大的分歧.本文針對(duì)形態(tài)特征交叉重疊、分類爭(zhēng)議較大的5種杜鵑花屬植物，開展其葉表皮結(jié)構(gòu)研究，探討葉表皮特征在5種杜鵑花屬植物的種間鑒別和分類學(xué)處理上的意義.

表1 實(shí)驗(yàn)材料來源

1 材料和方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)材料全部取自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物標(biāo)本館(CANT)和中科院華南植物研究所標(biāo)本館(ISBC)的蠟葉標(biāo)本(表1).

1.2 方法

1.2.1 光鏡觀察的材料處理 采用過氧化氫-冰醋酸離析法，取所選標(biāo)本成熟葉，用刀片避開中脈及較大側(cè)脈切取約5 mm×5 mm小塊，放入器皿中隔水煮沸軟化約30 min，吸干材料上的水分，加入 1∶1的冰醋酸與 30%過氧化氫混合液并放入60℃水浴溫箱中10 h，待葉肉組織出現(xiàn)多量明顯氣泡，與上、下表皮開始分離時(shí)，把離析后的材料取出用清水洗凈，移入盛有蒸餾水的容器中，撕下表皮，用毛筆輕輕掃去殘留葉肉組織，并清洗2次.將洗凈后的葉片上下表皮放入染色皿中用1%番紅酒精(50%)溶液染色約25 min，染色后將材料移入盛有蒸餾水的容器中清洗并漂洗約10 h，按常規(guī)方法制片.在Leica (DMLB)光學(xué)顯微鏡(LM)下觀察拍照.

1.2.2 光鏡下的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 隨機(jī)抽取30個(gè)上下表皮細(xì)胞觀測(cè)而確定表皮細(xì)胞形狀；分別測(cè)量10個(gè)上表皮細(xì)胞和下表皮氣孔器的長(zhǎng)短軸求均值，以定長(zhǎng)短軸之比，并以氣孔器長(zhǎng)短軸之比歸類氣孔器形狀；統(tǒng)計(jì)物鏡為40倍下30個(gè)視野的氣孔器個(gè)數(shù)，計(jì)算平均值統(tǒng)計(jì)為氣孔器密度.

1.2.3 掃描電鏡的觀察材料處理 剪取蠟葉標(biāo)本葉邊緣處大小約5 mm×5 mm的葉片，用銀粉乳膠混合物將材料粘在銅臺(tái)上，經(jīng)離子濺射儀噴金鍍膜后，移入Philips XL-30型號(hào)環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察、拍照.

2 觀測(cè)結(jié)果

在光學(xué)顯微鏡下，5種杜鵑花屬的葉脈細(xì)胞飾紋均為長(zhǎng)條四邊形，細(xì)胞壁稍厚；上表皮細(xì)胞大小約為下表皮細(xì)胞的1.1～1.2倍；5種植物均具不分節(jié)的多細(xì)胞毛，毛被表面具縱向紋理(圖版1：1c，2c)；下表皮氣孔密度差異不大，密度約320～420個(gè)/mm2；下表皮氣孔器的副衛(wèi)細(xì)胞4～5個(gè)(表1)，以其長(zhǎng)邊包圍保衛(wèi)細(xì)胞(圖版1：2b，4b，5d).在電子顯微鏡下，5種杜鵑花屬植物的毛被密度存在一定的差異.刺毛杜鵑毛被最密，下表皮毛被數(shù)量大，具有兩種明顯長(zhǎng)度差異的毛被，一種為末端明顯膨大的腺頭剛毛(圖版2：1h)，另一種為不分節(jié)的多細(xì)胞毛，表面具縱向溝痕(圖版2：1g)；毛被橫切面呈蜂窩狀(圖版2：1g)；彎蒴杜鵑毛被單一，僅具較稀疏的不分節(jié)的多細(xì)胞毛(圖版2：2d)；東南杜鵑的毛被稀少，僅在葉柄和葉邊緣具少量睫毛狀的多細(xì)胞毛；毛棉杜鵑和凱里杜鵑上下表皮均無毛(圖版2：4e，5e).

3 檢索表

通過本實(shí)驗(yàn)對(duì)杜鵑花屬5種植物葉表皮形態(tài)的觀察，根據(jù)葉表皮附屬物及氣孔器形態(tài)特征，有如下分類檢索表：

1. 葉表皮被多細(xì)胞毛和腺頭剛毛，上表皮細(xì)胞為不規(guī)則形…………刺毛杜鵑(R.championiaeHook.)

1. 葉上表皮無毛，上表皮細(xì)胞為多邊形.

2.葉邊緣被毛.

3.氣孔器外圍具3層或以上環(huán)狀突起的條紋…………………………彎蒴杜鵑(R.henryiHance)

3.氣孔器外圍具2層環(huán)狀不突起的條紋…………………………………東南杜鵑(R.dunniiWils.)

2. 葉邊緣無毛.

4.下表皮垂周壁淺波狀，氣孔器外圍邊緣不突起………………毛棉杜鵑(R.moulmainenseHook.)

4.下表皮垂周壁平直，氣孔器外圍具明顯的環(huán)狀突起……………凱里杜鵑(R.westlandiiHemsl.)

圖版1 光學(xué)顯微鏡下5種杜鵑花的葉表皮結(jié)構(gòu) 1a-1d：刺毛杜鵑.2a-2c：彎蒴杜鵑.3a-3b：東南杜鵑.4a-4b：毛棉杜鵑.5a-5d：凱里杜鵑.1a, 1c, 2a, 2c, 3a, 4a, 5a, 5b：上表皮.1b, 1d, 2b, 2c, 3b, 4b, 5c, 5d：下表皮.1c, 1d, 2c：示多細(xì)胞毛.5c：示鱗片.(圖片放大倍數(shù)：除5b，5c，5d的放大倍數(shù)為400倍以外，其余圖片均為200倍.)

圖版2 電鏡下5種杜鵑花的葉表皮結(jié)構(gòu)，示多細(xì)胞毛、氣孔器結(jié)構(gòu)；1e-1h：刺毛杜鵑；2d-2e：彎蒴杜鵑；3d-3e：東南杜鵑；4e：毛棉杜鵑；5e：凱里杜鵑.

4 分析與討論

國內(nèi)杜鵑花屬馬銀花亞屬植物有29種，F(xiàn)ang 等將馬銀花亞屬分為馬銀花組(Azaleastrum)和長(zhǎng)蕊杜鵑組(Choniastrum)，其中長(zhǎng)蕊杜鵑組21種[1]，該組植物許多形狀特征重疊、分布區(qū)也重疊、種間雜交可育，自然雜交現(xiàn)象較普遍[3]，給類群植物的系統(tǒng)分類帶來了較大的困惑.從本實(shí)驗(yàn)的光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察結(jié)果看，葉表皮特征表現(xiàn)出一定的多態(tài)性，可作為探討杜鵑花屬內(nèi)分類群的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的依據(jù)之一.

4.1 種杜鵑花的葉表皮毛被特征

高連明和李德銖將凱里杜鵑(R.kailienseFang & M. Y. He)和線萼杜鵑(R.linearicupulareTam)歸并為新的凱里杜鵑(R.westlandii)，山荷桃(R.championaeHook. var.ovatifoliumTam)處理為刺毛杜鵑的異名[5].本實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果顯示刺毛杜鵑的毛被和表皮細(xì)胞特征與其他4種植物差異最大，表皮細(xì)胞形狀是唯一的不規(guī)則形，具有多細(xì)胞毛和腺頭剛毛兩種毛被.葉表皮的毛被在5種杜鵑花屬植物中存在明顯的過渡趨勢(shì)，刺毛杜鵑毛被最多最濃密，上下表皮均有毛被(圖版1：1c，1d)，毛棉杜鵑和凱里杜鵑無毛(圖版1：4d，5b；表2)，彎蒴杜鵑和東南杜鵑處于中間過渡狀態(tài)，葉片邊緣具毛被而上下表皮毛被較少(圖版2：2d，3d；表2).王玉國等在觀測(cè)杜鵑花屬部分種的葉表皮微形態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)彎蒴杜鵑和凱里杜鵑的葉表皮微形態(tài)差異較小，提出將二者同歸為馬銀花型(R.ovatum-type)[6].筆者通過野外調(diào)查及標(biāo)本記錄查閱結(jié)果顯示，刺毛杜鵑、彎蒴杜鵑、東南杜鵑和凱里杜鵑的自然分布區(qū)域重疊，彎蒴杜鵑和東南杜鵑的花顏色更接近凱里杜鵑，故初步推測(cè)彎蒴杜鵑和東南杜鵑可能為刺毛杜鵑和凱里杜鵑的自然雜交種.

表2 在光鏡和電鏡下5種杜鵑花屬植物的葉表皮特征比較

注：“+ + +”為毛被顯著，“+ +”為毛被稀疏，“+”為毛被稀少，“-”為沒有毛被.

4.2 東南杜鵑的分類處理

彎蒴杜鵑、東南杜鵑和刺毛杜鵑3個(gè)種因其形態(tài)特征存在明顯的過渡性，種間特征重疊較大，在分類處理過程中曾多次變更.譚沛祥認(rèn)為刺毛杜鵑的葉密被腺頭剛毛，花萼裂片線狀鉆形，彎蒴杜鵑的葉成長(zhǎng)時(shí)兩面無毛，但葉柄具腺頭剛毛，花萼裂片線形，鈍頭；而東南杜鵑的幼枝和葉邊無毛，將三者分開[7]，胡琳貞和方明淵認(rèn)為羅浮杜鵑的幼枝、葉柄及葉片下面被疏剛毛或腺頭剛毛，花冠淡紫色或粉紅色；而刺毛杜鵑的幼枝、葉柄及葉的兩面都密被剛毛或腺頭剛毛，花冠白色或淡紅色，將二者分開，將東南杜鵑作為彎蒴杜鵑的變種(R.henryivar.dunnii)[8].在葉表皮解剖方面，王玉國等的觀測(cè)結(jié)果顯示彎蒴杜鵑的葉上表皮為不規(guī)則形[6]，而據(jù)筆者的觀測(cè)結(jié)果顯示彎蒴杜鵑的上表皮為規(guī)則形，這可能與材料取樣的憑證標(biāo)本不同有關(guān)，同時(shí)也說明該物種在分類上的復(fù)雜性.本研究結(jié)果顯示：彎蒴杜鵑與東南杜鵑之間，彎蒴杜鵑的氣孔器周圍環(huán)狀條紋明顯突起(圖版2：2e)，東南杜鵑氣孔器周圍環(huán)狀條紋未見突起(圖版2：3e)；另外，二者葉片邊緣的毛被數(shù)量也存在較大差異(表1)，花萼長(zhǎng)度和子房毛被明顯不同[9].因此，支持東南杜鵑作為獨(dú)立的種，但對(duì)于該種的位置有待于利用更多性狀特征進(jìn)一步研究確定.

[1] Fang M Y,Fang R Z,He M Y,et al.Flora of China[M].Beijing:Science Press,2005:260.

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[5] 高連明,李德銖.國產(chǎn)杜鵑花屬馬銀花亞屬(杜鵑花科)五個(gè)新異名[J].植物分類學(xué)報(bào),2006,44(5):604-607.

[6] 王玉國,李光照,張文駒,等.中國杜鵑花屬的葉表皮特征及其系統(tǒng)學(xué)意義[J].植物分類學(xué)報(bào),2007,45(1):1-20.

[7] 譚沛祥.華南杜鵑花志[M].廣州:廣東科技出版社,1983：1-183.

[8] 胡琳貞,方明淵.中國植物志[M].北京:科學(xué)出版社，1994:341-434.

[9] 唐光大,莊雪影.廣東省杜鵑花屬新資料[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,30(3):120-121.