王博強(qiáng)，王宇坤，沈 坤，姜 悅，王 磊，楊文權(quán)

（西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

花楸屬（Sorbus）隸屬于薔薇科（Rosaceae）蘋果亞科（Maloideae），全世界約100余種，主要分布在亞洲的溫帶地區(qū)以及歐洲和北美洲［1］。我國(guó)是花楸屬植物分布和分化中心，約有67種，自東北至西南均有分布?；ㄩ睂僦参锕麑?shí)富含黃酮、茶多酚、花青素、維生素等有益成分，有助于清除自由基，有很好的抗氧化作用［2］，部分花楸屬植物樹皮、莖可以治療咳嗽、哮喘［3］，葉含有多糖，具有良好的抑菌作用［4-5］。同時(shí)，花楸屬植物初夏花型優(yōu)美，氣味清香，而入秋后葉色燦爛，冬季果色鮮艷，因此是良好的園林綠化樹種，具有很高的藥用和觀賞價(jià)值，應(yīng)用前景十分廣闊［6］。

自1753年Linnaeus建立花楸屬以來(lái)，花楸屬植物的分類一直備受爭(zhēng)議。Linnaeus最早認(rèn)為花楸屬僅含2種，且都為復(fù)葉型。1882年Lindley將花楸屬歸于梨屬（Pyrus），包含單葉類群和復(fù)葉類群［7］。一些研究者如Roemer、Decaisne、Koehne和Robertson都認(rèn)為花楸屬僅指復(fù)葉類群［8］。Phipps等在屬下分了6個(gè)亞屬，即Subg.Aria、Subg.Chamaemespilus、Subg.Cormus、Subg.Micromeles、Subg.Sorbus、Subg.Torminaria［9］。《中國(guó)植物志》將花楸屬分為冠萼組、落萼組和復(fù)葉組3個(gè)組［10］。目前，雖然不同的學(xué)者從果實(shí)形態(tài)、葉的形態(tài)、花粉類型及分子生物學(xué)等方面對(duì)花楸屬植物的分類進(jìn)行了多方面的研究［11］，但由于標(biāo)本數(shù)量的限制，以及花楸屬植物高度的變異性，且存在大量雜交的多倍體現(xiàn)象，因此，該屬植物的分類還存在很多問(wèn)題沒(méi)有解決。

葉脈是植物葉片中的維管束組織成分，在葉片中彼此連通，形成一個(gè)有規(guī)律的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)［12］。葉脈序特征一方面反映了植物自身的遺傳特征，另一方面也體現(xiàn)了植物的系統(tǒng)演化規(guī)律，具有屬間和種間的特異性，因此在植物分類及形態(tài)鑒定上具有重要的意義，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于植物分類學(xué)研究領(lǐng)域，成功解決了許多分類學(xué)難題［13-16］。熊中人通過(guò)對(duì)葉形態(tài)及葉脈序的研究，對(duì)花楸屬的復(fù)葉組進(jìn)行了研究討論，發(fā)現(xiàn)了粗二級(jí)脈數(shù)、粗二級(jí)脈間距和葉脈密度等數(shù)量性狀在種間差異顯著，可以作為種間分類的依據(jù)［17］，但目前還沒(méi)有對(duì)廣義花楸屬植物葉脈序特征及分類意義進(jìn)行的系統(tǒng)研究。為此，本試驗(yàn)擬對(duì)廣義花楸屬植物的葉脈序特征進(jìn)行研究，花楸屬植物的屬下分類提供更多的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

25種花楸屬植物材料均取自于西北農(nóng)林科技大學(xué)植物標(biāo)本館的（WUK）臘葉標(biāo)本（表1）。

表1 試驗(yàn)材料及憑證標(biāo)本Tab.1 Materials and voucher specimens

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 葉脈標(biāo)本制作

參考Beth Ellis等的方法制作透明葉標(biāo)本［18］。將臘葉標(biāo)本的葉片放入2%的NaOH溶液中浸制，待葉片顏色泛白或接近透明時(shí)取出，透明過(guò)程一般需要2～7 d，每隔天更換一次NaOH溶液。之后用NaC?lO清洗（一般5～30 s），最后用水清洗。通過(guò)苯胺番紅溶液進(jìn)行染色（30～60 s），染色后，將葉片依次放入50%、95%以及100%的乙醇中脫水，隨后在二甲苯溶液中沖洗葉片，最終保存在二甲苯溶液中。保存時(shí)間為一周左右，一周后各標(biāo)本開始不同程度的褪色直至最后完全透明。

1.2.2 葉脈形態(tài)觀察

將葉片置于盛有二甲苯的培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿放在顯微鏡載物臺(tái)上，用光學(xué)顯微鏡（Leica DM 5000 B，德國(guó)）觀察、拍照。由于不同種類花楸屬葉片質(zhì)地不同，著色能力不同。因此，在相同的透明時(shí)間內(nèi)各標(biāo)本的顏色深淺不同，但并不影響葉脈的觀察結(jié)果。由于二甲苯為具有揮發(fā)性的有毒有機(jī)物，制作標(biāo)本和拍照觀察過(guò)程中需佩戴口罩與護(hù)目鏡，在通風(fēng)櫥中或在通風(fēng)良好的環(huán)境中進(jìn)行操作，避免對(duì)人體造成危害。

1.2.3 描述術(shù)語(yǔ)

葉脈序特征描述參考Ellis等的葉脈結(jié)構(gòu)特征術(shù)語(yǔ)體系，選取其中9個(gè)性狀用于花楸屬植物的葉脈序特征描述，并對(duì)各性狀進(jìn)行賦值（表2）。

表2 葉脈性狀描述及賦值Tab.2 Description and assignment of vein characters

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel2013對(duì)葉脈序特征賦值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用SPSS26中的系統(tǒng)聚類法對(duì)25種花楸屬植物葉脈序特征進(jìn)行聚類分析，并采用組間聯(lián)接法繪制聚類圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 25種花楸植物的葉脈序特征

花楸屬植物葉脈序特征有一定共性，但存在差異。一級(jí)脈均為羽狀脈，二級(jí)脈分為達(dá)緣脈與半達(dá)緣脈，二級(jí)脈間三級(jí)脈、四級(jí)脈、脈間區(qū)和游離端小脈具有多樣性（圖1）。

2.1.1 二級(jí)脈、細(xì)二級(jí)脈和間二級(jí)脈特征

從圖1和表3可以看出，試驗(yàn)所選取的25種廣義花楸屬植物的二級(jí)脈為達(dá)緣脈或半達(dá)緣脈。其中，單葉類群的二級(jí)脈全部為達(dá)緣脈，復(fù)葉類群的二級(jí)脈為半達(dá)緣脈。二級(jí)脈間距有規(guī)則、不規(guī)則和向基部漸減3種類型，除江南花楸和少齒花楸為不規(guī)則型，泡吹葉花楸為向基部漸減型外，其余22種全部為規(guī)則型。

圖1 較高級(jí)脈序Fig.1 Higher-order veins

所有復(fù)葉類群花楸都不存在細(xì)二級(jí)脈，單葉類群中除泡吹葉花楸外，其余都有細(xì)二級(jí)脈，且細(xì)二級(jí)脈均為達(dá)緣脈。單葉類群花楸沒(méi)有間二級(jí)脈，復(fù)葉類群中除少齒花楸沒(méi)有間二級(jí)脈外，其余都有間二級(jí)脈，但間二級(jí)脈數(shù)量有較大差異，其中，北京花楸、川滇花楸、鈍齒花楸、巨葉花楸、晚繡花楸、多對(duì)花楸、西康花楸、四川花楸的每個(gè)二級(jí)脈區(qū)間通常有一條間二級(jí)脈，陜甘花楸、太白花楸、鋪地花楸、花楸樹的間二級(jí)脈在每個(gè)二級(jí)脈區(qū)間大于一條，黃山花楸、天山花楸則是少于一條。其中，鈍齒花楸、黃山花楸、華西花楸、多對(duì)花楸和花楸樹的間二級(jí)脈短于下端相鄰二級(jí)脈的一半，其余復(fù)葉花楸的間二級(jí)脈均長(zhǎng)于下端相鄰二級(jí)脈的一半。

2.1.2 二級(jí)脈間三級(jí)脈和四級(jí)脈特征

二級(jí)脈間三級(jí)脈在種間差異較大，包括了對(duì)生貫穿、互生貫穿、混合貫穿和網(wǎng)狀四種形式。其中，毛序花楸、晚繡花楸、黃脈花楸、灰葉花楸為對(duì)生貫穿，川滇花楸為互生貫穿，江南花楸、泡吹葉花楸、石灰花楸、水榆花楸、北京花楸、鈍齒花楸、黃山花楸、太白花楸、天山花楸、華西花楸、鼠李葉花楸、少齒花楸、多對(duì)花楸、鋪地花楸、西康花楸、花楸樹為混合貫穿，美脈花楸、巨葉花楸、陜甘花楸為網(wǎng)狀。二級(jí)脈間三級(jí)脈大部分為對(duì)生貫穿和混合貫穿。四級(jí)脈分為不規(guī)則網(wǎng)狀、互生貫穿、對(duì)生貫穿、混合貫穿四種形式，大部分花楸為不規(guī)則網(wǎng)狀形式，其中美脈花楸、泡吹葉花楸、石灰花楸、北京花楸、川滇花楸、巨葉花楸、陜甘花楸、太白花楸、天山花楸、晚繡花楸、少齒花楸、西康花楸、花楸樹、黃脈花楸的四級(jí)脈為不規(guī)則網(wǎng)狀形式，而水榆花楸的四級(jí)脈為互生貫穿，多對(duì)花楸和四川花楸為對(duì)生貫穿，江南花楸、毛序花楸、鈍齒花楸、黃山花楸、華西花楸、鼠李葉花楸、鋪地花楸、灰葉花楸為混合貫穿（表3）。

2.1.3 脈間區(qū)發(fā)育和游離端小脈

脈間區(qū)發(fā)育分為差、中、良（圖1），只有北京花楸和天山花楸的脈間區(qū)發(fā)育差，美脈花楸、石灰花楸、鼠李葉花楸、黃脈花楸和灰葉花楸的脈間區(qū)發(fā)育良，其余花楸的脈間區(qū)發(fā)育都為中。游離端小脈差異明顯，分為不分支、簡(jiǎn)單分支、二歧分支和不均等分支4種類型。其中，江南花楸、水榆花楸、毛序花楸、川滇花楸、巨葉花楸、黃脈花楸、灰葉花楸的游離端小脈不分支，美脈花楸、泡吹葉花楸、石灰花楸、北京花楸、黃山花楸、陜甘花楸、晚繡花楸、鼠李葉花楸和西康花楸為簡(jiǎn)單分支，少齒花楸、鋪地花楸和四川花楸為二歧分支，鈍齒花楸、太白花楸、天山花楸、華西花楸、多對(duì)花楸和花楸樹是不均等分支（表3）。

表3 25種花楸屬植物的葉脈序特征Tab.3 Leaf venation characteristics of Sorbus

2.2 25種花楸屬植物葉脈序特征的聚類分析

對(duì)25種花楸屬植物葉脈序特征的聚類分析結(jié)果（圖2）表明：在組間距離20處，25種花楸被分為兩類，第一類包含毛序花楸、灰葉花楸、鼠李葉花楸、江南花楸、泡吹葉花楸、少齒花楸、美脈花楸、石灰花楸、水榆花楸、黃脈花楸10個(gè)種類，第二類包括鈍齒花楸、多對(duì)花楸、華西花楸、鋪地花楸、黃山花楸、四川花楸、太白花楸、花楸樹、天山花楸、北京花楸、西康花楸、巨葉花楸、陜甘花楸、川滇花楸、晚繡花楸15個(gè)種類。在葉脈序特征方面，第一類花楸的二級(jí)脈全部為達(dá)緣脈，大部分存在細(xì)二級(jí)脈，且都沒(méi)有間二級(jí)脈，可以看出第一類花楸的葉片除少齒花楸外全部為單葉；第二類花楸的二級(jí)脈全部為半達(dá)緣脈，粗二級(jí)脈間距全部為規(guī)則，均不存在細(xì)二級(jí)脈，且都有間二級(jí)脈，可以看出第二類花楸的葉片全部為復(fù)葉。

圖2 基于葉脈序特征的25種花楸屬植物的聚類圖Fig.2 Cluster diagramof 25 speciesin Sorbus based on characteristics of leaf vein sequence

在組間距離15處，第一類花楸被分為兩個(gè)亞類，第一亞類包括毛序花楸、灰葉花楸、江南花楸、鼠李葉花楸4種，第二亞類包括泡吹葉花楸、少齒花楸、美脈花楸、石灰花楸、水榆花楸和黃脈花楸6種，結(jié)合葉脈序特征分析，第一亞類花楸的四級(jí)脈全部為混合貫穿，而第二亞類的四級(jí)脈總體是不規(guī)則網(wǎng)狀。第二類也被分為兩個(gè)亞類，第一亞類包括鈍齒花楸、多對(duì)花楸、華西花楸、鋪地花楸、黃山花楸和四川花楸6種，第二亞類包括太白花楸、花楸樹、天山花楸、北京花楸、西康花楸、巨葉花楸、陜甘花楸、川滇花楸和晚繡花楸9種，結(jié)合葉脈序特征可以看出這兩個(gè)亞類最主要的差異在四級(jí)脈，第一亞類的四級(jí)脈為對(duì)生貫穿和混合貫穿兩種，而第二亞類的四級(jí)脈全部為不規(guī)則網(wǎng)狀。

3 結(jié)論與討論

廣義花楸屬植物葉型多種多樣，葉邊有全緣、鋸齒到深裂，花序呈復(fù)傘房狀，心皮數(shù)目為2～5，部分或全部與花托聯(lián)合，子房半下位到下位，果實(shí)形狀多種，頂端萼片宿存或脫落，2～5室，每室1～2種子，這個(gè)屬高度變異的性狀反映了它在分類上的不確定性［19］。王國(guó)勛在分子水平將廣義花楸屬分類進(jìn)行了討論，認(rèn)為花楸屬為單系類群，但沒(méi)有進(jìn)行屬下的分類探討［20］。鄭冬梅在形態(tài)學(xué)水平上分析花楸屬植物的分類，認(rèn)為花楸屬僅包含復(fù)葉類群，屬下僅含花楸亞屬（Subg.Sorbus）1個(gè)［21］。楊利歡選取部分花楸通過(guò)花粉形態(tài)特征研究及聚類分析將其劃分為5類，第1類包括西伯利亞花楸（S.aucu?pariasubsp.sibirica）、歐洲花楸（S.aucuparia）、朝鮮花楸（S.commixta）和花楸樹，第2類包括北京花楸和太白花楸，第3類包括石灰花楸、大果花楸（S.megalocarpa）、秦嶺花楸（S.tsinlingensis）和水榆花楸，第4類包括湖北花楸（S.hupehensis）和華西花楸，第5類僅陜甘花楸［22］。彭海英通過(guò)核型研究將其選取的11種花楸分為兩類，第1類包括水榆花楸、裂葉水榆花楸（S.alnifoliavar.lobulata）、褐毛花楸（S.ochracea）、棱果花楸（S.alnifoliavar.angulata）、黃脈花楸和江南花楸，第2類包括多對(duì)花楸、梯葉花楸（S.scalaris）、小葉花楸（S.microphylla）、黃山花楸和少葉花楸（S.hupehensisvar.paucijuga）［23］。我們對(duì)25種花楸葉脈序特征的研究結(jié)果表明，它們的葉脈序特征存在共性，如一級(jí)脈均為羽狀脈，脈間區(qū)發(fā)育中，因此，為花楸屬是一個(gè)自然類群提供了葉形態(tài)學(xué)證據(jù)。但花楸屬單葉類群和復(fù)葉類群的葉脈序特征差異明顯，可以通過(guò)二級(jí)脈是否達(dá)緣及是否存在間二級(jí)脈可以將25種花楸分為2個(gè)類群，即單葉類群和復(fù)葉類群，單葉類群花楸的二級(jí)脈均為達(dá)緣脈，且無(wú)間二級(jí)脈，復(fù)葉類群花楸的二級(jí)脈均為半達(dá)緣脈，同時(shí)存在間二級(jí)脈。在兩個(gè)類群之下，又可以根據(jù)四級(jí)脈的形態(tài)可以分別分成2組，單葉類群下第1組花楸的四級(jí)脈均為混合貫穿，第2組花楸的四級(jí)脈大部分為不規(guī)則網(wǎng)狀，復(fù)葉類群下第1組花楸的四級(jí)脈為對(duì)生貫穿和混合貫穿，第2組花楸的四級(jí)脈為不規(guī)則網(wǎng)狀，由此，可將25種廣義花楸屬植物分為4組。

《中國(guó)植物志》將花楸屬分為冠萼組（Aria）、落萼組（Micromeles）和復(fù)葉組（Sorbus）3組［10］。部分葉脈序特征在Aria、Micromeles和Sorbus組間存在交叉，如冠萼組中的黃脈花楸，落萼組中的美脈花楸、泡吹葉花楸、石灰花楸和復(fù)葉組中的少齒花楸均無(wú)間二級(jí)脈且四級(jí)脈均為不規(guī)則網(wǎng)狀。試驗(yàn)所選取的16種復(fù)葉組花楸中，除少齒花楸被分出復(fù)葉類群以外，其余15種復(fù)葉花楸則根據(jù)四級(jí)脈分為2組。而冠萼組花楸和落萼組花楸則相互交叉重新聚成2組。二級(jí)脈、細(xì)二級(jí)脈、間二級(jí)脈、間二級(jí)脈長(zhǎng)度在組間差異明顯，在屬下分類問(wèn)題上有一定的參考價(jià)值。而粗二級(jí)脈間距、二級(jí)脈間三級(jí)脈、四級(jí)脈、脈間區(qū)發(fā)育、游離端小脈等性狀在組間有交叉現(xiàn)象。在新的APG分類中，以分子系統(tǒng)學(xué)研究為基礎(chǔ)，將廣義花楸屬中冠萼組獨(dú)立成一屬，為單葉花楸屬（Aria），同時(shí)將花楸屬中的落萼組單獨(dú)成立為脫萼花楸屬（Micromeles），而其花楸屬僅包括復(fù)葉花楸，但均未對(duì)屬下分類情況進(jìn)行更深入的討論［24］。

本試驗(yàn)通過(guò)葉脈序特征研究分析，將25種廣義花楸屬植物分為4組。聚類分析結(jié)果表明：毛序花楸、灰葉花楸、江南花楸、鼠李葉花楸4種聚在一起，可分為1組，在《中國(guó)植物志》中，除灰葉花楸屬冠萼組，其余三種都屬于落萼組；泡吹葉花楸、少齒花楸、美脈花楸、石灰花楸、水榆花楸、黃脈花楸6種聚成1組，值得注意的是少齒花楸為復(fù)葉組花楸，但在葉脈序特征角度卻和單葉花楸分為一組，這可能與其不存在間二級(jí)脈有關(guān)；鈍齒花楸、多對(duì)花楸、華西花楸、鋪地花楸、黃山花楸和四川花楸6種復(fù)葉花楸聚在一起，這6種在《中國(guó)植物志》上全部屬于復(fù)葉組；太白花楸、花楸樹、天山花楸、北京花楸、西康花楸、巨葉花楸、陜甘花楸、川滇花楸和晚繡花楸9種聚成1組，它們也全屬于復(fù)葉組花楸。相較于《中國(guó)植物志》，本研究結(jié)果將落萼組和冠萼組花楸根據(jù)四級(jí)脈特征重新分成2組，將復(fù)葉組花楸分成2組，最終將花楸屬植物分成4組。這說(shuō)明落萼組花楸與冠萼組花楸在葉脈序特征方面并沒(méi)有明顯的差異，無(wú)法根據(jù)葉脈序特征將其兩組分開。同時(shí)也因其粗二級(jí)脈間距、間二級(jí)脈、二級(jí)脈間三級(jí)脈、四級(jí)脈和游離端小脈等性狀存在變異，種間差異較大，依據(jù)葉脈序特征的屬下分類結(jié)果也不同于花粉形態(tài)、分子等特征作為依據(jù)的分類結(jié)果。

花楸屬植物的分類仍然存在許多問(wèn)題，本試驗(yàn)僅從葉脈特征的角度對(duì)花楸屬植物的屬下分類進(jìn)行了討論，提出了新的分類觀點(diǎn)。葉脈序的相關(guān)性狀受生境影響較小，其遺傳特性穩(wěn)定，是一個(gè)可靠的分類學(xué)證據(jù)［25］。同時(shí)，對(duì)于葉脈序特征分類與傳統(tǒng)分類上存在的差異，還需要結(jié)合分子生物學(xué)等其他的佐證進(jìn)行進(jìn)一步的研究。