于換喜，郭先林，周頌東，何興金

(四川大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 生物資源與生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610064)

根據(jù)APG Ⅳ系統(tǒng)，蔥屬隸屬于天門冬目(Asparagales)，石蒜科(Amaryllidaceae J.St.-Hil)[1]，本文中所研究的Daghestanica組隸屬于蔥屬(Allium)Polyprason亞屬，該組植物為多年生草本，鱗莖卵狀、狹卵狀、狹卵狀圓柱形或圓柱形，外皮淡棕色至棕色，薄革質(zhì)，片狀或條狀破裂；葉形態(tài)多樣，從扁平的狹條形到半圓柱形再到圓柱形；花3基數(shù)，雄蕊6枚，排成兩輪，花絲基部通常彼此合生并與花被片貼生；子房3室，每室一至數(shù)胚珠，除野蔥不具蜜腺外其它均具蜜腺，蜜腺的位置多在腹縫線基部，形狀多樣，有的平坦，有的凹陷，有的具簾等等；種子黑色，多棱形。本組植物產(chǎn)高加索地區(qū)、阿爾卑斯山東部到庇里牛斯山的歐洲地區(qū)及中國橫斷山區(qū)及鄰近區(qū)域[2-3]。該組植物共12種，分別為野黃韭(AlliumrudeJ. M. Xu)、野蔥(A.chrysanthumRegel)、折被韭(A.chrysocephalumRegel)、金頭韭(A.herderianumRegel)、西川韭(A.xichuanenseJ. M. Xu)、茂汶韭(A.maowenenseJ. M. Xu)、A.suaveolensJacq.、A.ochroleucumW. & K.、A.ericetorumThore、A.daghestanicumGrossh.、A.gunibicumMiscz. ex Grossh.和A.kermesinumRchb.。其中野黃韭、野蔥、折被韭、金頭韭、西川韭和茂汶韭為中國特有種，其余種在中國無分布。

Daghestanica組植物的研究甚少，傳統(tǒng)的植物分類系統(tǒng)將Daghestanica組置于Rhizirideum亞屬，最新的蔥屬植物分類系統(tǒng)將Daghestanica組置于Reticulatobulbosa亞屬，而 Friesen 等[4]將Daghestanica組置于亞屬Polyprson之下。野黃韭、折被韭、金頭韭、西川韭被置于根莖組 sect.RhiziridiumG. Don，茂汶韭被置于單生組sect.HaplostemonBoiss.[5]，李琴琴等[3]基于分子系統(tǒng)發(fā)育和形態(tài)特征將中國蔥屬分為13個(gè)亞屬34個(gè)組，將野黃韭(Alliumrude)、野蔥(A.chrysanthum)、折被韭(A.chrysocephalum)、金頭韭(A.herderianum)、西川韭(A.xichuanense)和茂汶韭(A.maowenense)置于Daghestanica組下。張宇澄等[6]對(duì)野黃韭、野蔥、西川韭進(jìn)行了核型報(bào)道，通過實(shí)驗(yàn)觀察，發(fā)現(xiàn)這3種植物的核型相互間很近似，均為2n = 2x = 16 = 14m + 2st，結(jié)合外部形態(tài)與核型特征，認(rèn)為西川韭、野黃韭和野蔥3種植物存在很密切的親緣關(guān)系。魏先芹等[7]對(duì)折被韭的核型進(jìn)行了首次報(bào)道，報(bào)道的臨潭居群為二倍體，核型為2A型。許介眉等[5]報(bào)道蔥屬新種——茂汶韭，并將該種置于單生組(sect.HaplostemonBoiss.)中，其核型為2A型，核型公式為2n = 14 sm + 2st(2SAT)，其隨體為V型。總體而言，Daghestanica組6種中國特有種的形態(tài)學(xué)特征具有非常重要的研究價(jià)值。

然而，目前尚未見系統(tǒng)地對(duì)Daghestanica組各個(gè)物種的花粉形態(tài)及種子微形態(tài)進(jìn)行觀察和分析的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)通過掃描電子顯微鏡對(duì)Daghestanica組中6種中國特有植物的花粉形態(tài)及種子微形態(tài)特征進(jìn)行觀測(cè)、分析，旨在彌補(bǔ)其研究空白，進(jìn)一步完善它們的分類特征及為它們的系統(tǒng)演化研究提供參考(除野黃韭外，花粉形態(tài)、種子形態(tài)均為首次報(bào)道)，結(jié)合本研究結(jié)果和已有資料，希望探討Daghestanica組中6種中國特有植物的分類學(xué)意義，同時(shí)為進(jìn)化生物學(xué)與系統(tǒng)發(fā)育研究提供一定的依據(jù)。

1　材料和方法

1. 1　材　料

本實(shí)驗(yàn)所用的Daghestanica組中6種中國特有植物的材料均來自于2015 ～ 2016年野外采集。花粉材料為干燥后的成熟花粉，種子材料選取自然條件下風(fēng)干的成熟種子?；ǚ酆头N子分別在光鏡和解剖鏡下選取8 ～ 10粒進(jìn)行觀察和測(cè)量，然后選取其中具有代表性的一粒用于電鏡掃描。具體材料來源、采集時(shí)間、采集地點(diǎn)及標(biāo)本憑證見表1，憑證標(biāo)本保存于四川大學(xué)標(biāo)本館(SZ)。

1.2　方　法

表1　花粉和種子材料來源

1.2.2掃描電鏡觀察花粉材料為自然干燥的花粉，挑置于掃描載物臺(tái)上，用金箔噴鍍，在Hitachi-SX-450型掃描電鏡下觀察拍照?；ǚ坌螒B(tài)術(shù)語參考《孢粉學(xué)手冊(cè)》[8]、《孢粉學(xué)概論》[9]及王伏雄[10]的花粉形態(tài)術(shù)語及研究方法。種子材料選取成熟具代表性的1粒種子，經(jīng)過酒精梯度脫水(15%，35%，50%，75%，83%，95%Ⅰ，95%Ⅱ，100%Ⅰ，100%Ⅱ，時(shí)間約為1 min左右)，用導(dǎo)電膠貼于掃描載物臺(tái)上。噴金鍍膜后，在JSM-7500F型掃描電鏡下觀察并拍照。種子形態(tài)術(shù)語參考劉長江等[11]的種子形態(tài)描述。

2　結(jié)果與分析

2.1　花粉大小與花粉形態(tài)

從表2還可以看出，赤道軸與極軸的比值(P/E)為1.15 ～ 1.90，根據(jù)王莉萍等描述P/E值在8/4 ～ 7/8之間則花粉形態(tài)為長球形[12]，赤道面觀橢圓形，極面觀為圓形，左右對(duì)稱?；ǚ勖劝l(fā)溝特征為花粉遠(yuǎn)極面具單溝，長達(dá)長軸兩端，溝未延伸達(dá)到近極面。溝末端鈍形、寬而圓。

2.2　花粉外壁特征

花粉外壁紋飾為具孔—皺縮網(wǎng)狀，外壁穿孔特征只能在SEM下可以觀察到，供試材料全部具有穿孔，種類間的穿孔密度、穿孔大小以及穿孔分布位置有所不同。穿孔密度0～13 個(gè)·μm-2，其中以金頭韭的密度最小，折被韭的次之，野蔥和西川韭的密度較大，野黃韭和茂汶韭的最大。穿孔大小為0.04～0.675 μm，金頭韭的穿孔最大，折被韭的次之，其余種很相似，穿孔較??；孔圓形、近圓形或扁圓形，穿孔無孔蓋?；ǚ厶卣髟斍橐姳?及圖版Ⅰ。供試各種類花粉外壁紋飾特征為：野黃韭、野蔥、西川韭、茂汶韭的花粉外壁為皺縮網(wǎng)紋紋飾，具多而小的穿孔，穿孔分布于整個(gè)花粉表面；折被韭、金頭韭的花粉外壁為皺縮網(wǎng)紋紋飾，具多而大的穿孔，穿孔分布于整個(gè)花粉表面，但兩極的穿孔較小。

2.3　種子形態(tài)特征

我們通過解剖鏡觀察Daghestanica組6種中國特有種植物的種子形態(tài)，發(fā)現(xiàn)種子顏色為黑色，其形態(tài)為卵形，背部隆起，腹面呈三棱形。種子大小為(2.16 ～ 3.08)mm×(0.94 ～ 1.24)mm，根據(jù)Werker(1997)的標(biāo)準(zhǔn)，屬中型種子(表3)。掃描電鏡下觀察，Daghestanica組6種中國特有種植物種子表面紋飾均為梯形[13]，但突起的種皮細(xì)胞在形態(tài)、排列及次級(jí)紋飾等方面存在種間差異。6種植物的種皮細(xì)胞的垂周壁是弧線和直線混合型。細(xì)胞多邊形，排列相對(duì)疏松，細(xì)胞長軸平行或不平行，細(xì)胞間網(wǎng)狀物清晰可見，細(xì)胞呈丘狀或斑塊狀位于種皮上，表面具疣突，又具有種內(nèi)穩(wěn)定性(表3,圖版Ⅱ)。

2.3.1根據(jù)細(xì)胞排列特征分類根據(jù)種皮細(xì)胞排列特征可將研究的類群分為以下2種類型：(1)細(xì)胞排列不整齊不規(guī)則：野黃韭、野蔥、折被韭、金頭韭和西川韭。這4種植物的細(xì)胞長軸不平行，排列不規(guī)則。(2)大多數(shù)細(xì)胞排列整齊有規(guī)則：茂汶韭。此種的大多數(shù)種皮細(xì)胞具平行長軸，細(xì)胞排列比較整齊。

2.3.2根據(jù)平周壁特征分類(1)疣突大?。好刖缕街鼙谕蛊穑瑐€(gè)別細(xì)胞中部下凹，表面比較平整，具小而多的疣突而不同于其他種的平周壁；金頭韭、西川韭具中等大小的疣突；其余種具中等至大的疣突。其中野蔥的平周壁略上凸，表面較光滑，具不規(guī)則突起，大多數(shù)突起分離，呈塊狀。(2)有無網(wǎng)孔：野黃韭平周壁表面偶有網(wǎng)孔，其他種不具網(wǎng)孔。

3　討　論

3.1　Daghestanica 組6種中國特有種植物組內(nèi)種間形態(tài)特征的穩(wěn)定性

通過對(duì)花粉及種子形態(tài)特征的觀察，Daghestanica組6種中國特有種植物表現(xiàn)出一定的共性，從花粉和種子微形態(tài)學(xué)角度支持李琴琴等[3]建立的世界蔥屬及中國蔥屬系統(tǒng)發(fā)育和分類系統(tǒng)，該組物種的花粉形態(tài)一般呈現(xiàn)長球形，遠(yuǎn)極面具單溝；種子形態(tài)為卵形，背部隆起，腹面呈三棱形，種皮細(xì)胞多邊形，表面具疣突，種皮細(xì)胞垂周壁特征均為直線—弧線形。這些形態(tài)特征可為該類群分類鑒定和親緣關(guān)系研究提供相關(guān)的微形態(tài)依據(jù)。此6種植物花部特征、葉片、鱗莖方面和組內(nèi)其他種植物都極為相似，都生長于海拔高于1 000 m的西南地區(qū)山坡或草地，而花粉及種子微形態(tài)特征的相似性也體現(xiàn)了中國Daghestanica組植物性狀的穩(wěn)定性和一致性，故本研究支持李琴琴等[3]將野黃韭(Alliumrude)、野蔥(A.chrysanthum)、折被韭(A.chrysocephalum)、金頭韭(A.herderianum)、西川韭(A.xichuanense)和茂汶韭(A.maowenense)置于Daghestanica組下，該組植物是一個(gè)自然的類群。

3.2　Daghestanica 組6種中國特有種植物花粉及種子形態(tài)的分類學(xué)意義

花粉粒作為植物遺傳物質(zhì)的攜帶者，種子作為繁殖器官，較其他性狀特征來說受外界環(huán)境影響小得多，在植物系統(tǒng)發(fā)育過程中更穩(wěn)定保守，因此花粉與種子的形態(tài)特征(形狀、大小、顏色及外壁紋飾等)常作為植物種類鑒定的重要指標(biāo)之一，在探討植物分類和系統(tǒng)演化關(guān)系上具有重要意義[14-15]。

中國蔥屬Daghestanica組植物在形態(tài)特征方面已表現(xiàn)出明顯的差異性，茂汶韭的生境海拔1 000～1 500 m，花白色，具淡綠色或淡紅色中脈而和其他5個(gè)種有明顯區(qū)別，在本研究中茂汶韭的種皮細(xì)胞和其他種類明顯不同，支持了李琴琴等[3]研究中茂汶韭和其他歐洲種在一個(gè)分支上的結(jié)果。折被韭和金頭韭都分布于青海和甘肅，因雄蕊都未伸出花被片而和其他種區(qū)分開來，在本研究中折被韭和金頭韭的花粉微形態(tài)也更為相似，表明兩者親緣關(guān)系更近。野蔥、野黃韭的雄蕊都伸出花被片，具有十分相似的花結(jié)構(gòu)，本研究中這2個(gè)類群的種皮細(xì)胞紋飾特征明顯不同，可能是由于野蔥的生境較干旱，而野黃韭的生存環(huán)境較潮濕，這可能是各自長期的環(huán)境脅迫和壓力造成的適應(yīng)性演化的結(jié)果。

根據(jù)花粉及種子形態(tài)特征在植物種間的差異性，可以看出中國蔥屬Daghestanica組植物的花粉和種子在大小及外壁紋飾等特征上表現(xiàn)出多樣性，花粉及種子形態(tài)特征在同組植物種間的固定差異，可作為植物進(jìn)行區(qū)分的依據(jù)，為中國蔥屬Daghestanica組植物的鑒定提供有價(jià)值的分類信息，特別是電鏡掃描的微形態(tài)信息為系統(tǒng)分類提供了新的資料。除野黃韭種子形態(tài)被報(bào)道過外，對(duì)于中國蔥屬Daghestanica組植物來說，迄今未見花粉及種子的形態(tài)報(bào)道，本文屬首次比較系統(tǒng)全面的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)不僅為該組植物分類鑒定提供了新的花粉和種子的分類資料，同時(shí)也為中國蔥屬Daghestanica組植物的系統(tǒng)演化關(guān)系研究提供了一定的形態(tài)學(xué)證據(jù)。

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圖版Ⅰ　花粉形態(tài)及外壁紋飾a、b.野黃韭; c、d. 野蔥; e、f. 折被韭; g、h. 金頭韭; i、j. 西川韭; k、l. 茂汶韭Plate Ⅰ　Pollen morphology and exine ornamentation of the tested sect. Daghestanica (SEM)Fig.a, b. A. rude; Fig.c, d. A. chrysanthum; Fig.e, f. A. chrysocephalum; Fig. g, h. A. herderianum; Fig.i, j. A. xichuanense; Fig.k, l. A. maowenense

圖版Ⅱ　種子形態(tài)及種皮紋飾a、g.野黃韭; b、h. 野蔥; c、i. 折被韭; d、j. 金頭韭; e、k. 西川韭; f、l. 茂汶韭Plate Ⅱ　Seed morphological and micromorphological features of sect. Daghestanica (LM and SEM)Fig.a,g. A. rude; Fig. b, h. A. chrysanthum; Fig.c,i. A. chrysocephalum; Fig.d, j. A. herderianum; Fig.e,k. A. xichuanense; Fig. f, l. A. maowenense